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第卷第期空气动力学学报., .
年月..
斜拉桥桥塔的驰振响应分析
顾明项海帆
屙济大学
摘要本文分析了一座拟修建的斜拉轿桥塔的驰振特性。用一种直接测量方法, 在
洞中觏量了该塔原横型殛修改模型的气动力,推导了分段盎截面的轿塔在边界层风场中
的驰振响应公式讨论了临界风速,得到了一些有意义的结果。本文方法及程序可用于一
般工程实际。
关键词斜拉桥桥塔,驰振,边界层风场。
引言
斜拉桥在施工时, 自立的桥塔在受到临界风速以上的风速作用时可能发生驰振。驰
振是一种自激型振动, 在超临界风速作用下, 桥塔的振幅随风速上升而增加, 具有使桥
塔毁坏的危险。在工程实际中对此必须加以控制。
关于驰振的理论分析和工程应用, 国外不少文献已有叙述“。但国内尚未开展
这方面的工作。本文对此进行了研究, 并对一座拟修建的垒钢斜拉桥桥塔的驰振特性进
行了详细分析。
一气动力测试及结果
.模型及试验简介
本试验根据一种直接测量方法。, 在风洞中测量了某斜拉桥桥塔节段模型上的气
动力。
试验在船舶总公司研究所风洞中进行。风洞为开:型,试验段具有内切圆直径为
. 米的八角型截面。试验模型横截面形状如图所示。图为桥塔横截面原始形
状,、均为修改后的模型。试验装置如图所示。测力模型长,安装在应变
天平上。为了减轻模型的重量,以保证天平一模型系统具有良好的频响范围,以及避免
端板边界层作用于测力模型上而使得测量结果的精度受到影响, 在测力模型两侧分别安
装了和铡力模型具有相同横截面的虚假模型。测力模型由木质骨架及厚航空层板
构成, 重约克。真假模型之间的缝隙尽量调小。端板安装于虚假模型外侧, 以保证
流动的二元性。对于矩形结构而言, 在一般工程结构所涉及的风速范围中, 气动力系数
和雷诺数无关。本文对雷诺数的影响不予考虑。另外, 试验所灏得的旋涡脱落诱发的脉
动升力以及该桥桥塔的涡激振动特性在另文中报导。
本文于年月日嘘到,年耳日收到修改稿
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第期颐明、项帆。斜拉桥桥塔的驰振响应分析
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图模型横截面简图

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图试验装置俪图
一
试验攻角分别为.。、.。、.。.。.。、, 每个攻角下的试验风速分
别为、、、、/。吹风以后, 就得到了第个攻角及第,个风速下作用在
模型上的平均铅直力及平均铅直力系数。同一攻角、不同风速时的基本
相同,在平均值附近稍有波动。
.试验结果
测量结果经最小二乘法拟合得结果如下
.’÷.一.
.
模型. .一.
万程的阶数决定于的形状。结果见图。
图驰振力系数
一
、驰振响应计算公式
. 基本假设
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空气动力学学报年第卷
根据斜拉桥桥塔横截面的空气动力性质可知,桥塔驰振一般都发生在垂直干主粱
的平面内·
边界层风场中的平均风速服从指数分布, 即。/。。取。。为
高度处风速,
桥塔在垂直干主梁的平面内的各阶固有频率相隔较远。因此, 驰振主要以某阶
固有振型出现。通常以第一振型出现,
桥塔分段变