大跨拱桥主拱肋涡激振动随拱肋内倾角度变化的大涡模拟

摘要

现代桥梁结构越来越往长、细、轻、柔与低阻尼方向发展,随之对风作用更加敏感,桥梁结构的风振稳定性成为大跨拱桥安全的控制因素之一.采用钝体截面形式的拱肋易发生涡激振动,涡振发生的风速较低、振幅较大,会影响结构的强度和疲劳,因此大跨度拱桥主拱肋的涡振响应研究具有重要的意义.主拱的前后两拱肋存在遮挡效应,使得其周围流场变得非常复杂.此外对于大跨度拱桥,两拱肋的间距宽度是随着跨径方向变化的.因此需要根据实际结构设计建立三维模型,准确地模拟拱肋的绕流场和气动干扰效应.计算结果表明:来流方向上游拱肋的迎风面主要受正压作用，在其他条件不变的前提下，随着拱肋倾角的增大，相应的阻力系数有增大的趋势，且阻力系数变化小.拱肋内倾角导致两拱肋间距随空间变化，内倾角5°时在某一间距处下游拱肋迎风面受漩涡逆流向的压力梯度作用强于主流影响，阻力系数发生跳跃现象，展现为负值。