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1、第42卷第5期土木工程学报Vol.42No.52009年5月CHINACIVILENGINEERINGJOURNALMay.2009H形断面桥梁风致振动的流场机理1,21张伟葛耀君(1.同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092;2.路易斯安那州州立大学,巴吞鲁日70803)摘要:为分析H形断面桥梁风致振动的流场机理,在同济大学TJ24风洞实验室,采用粒子图像测速系统(PIV)获得以第一塔柯玛桥为原型的H形断面在多种风速下的结构周围流场,并采用激光位移计记录结构在相应风速下的位移响应。通过采用相位平均的方法,并以激光位移计获得的位移信号作为参考信号,获得结
2、构运动四分点相位的流场。通过对设置中央稳定板前后对流场和结构运动状态的分析和比较,发现H形断面的风致振动是由其表面交替运动的旋涡驱动的。在一个完整的周期内,旋涡经历了从生成到脱落的过程,在每个时刻,原始H形断面的上下表面仅存在单个旋涡。关键词:桥梁风致振动;流场机理;风洞试验;粒子图像测速;H形断面;旋涡;相位平均+中图分类号:U441.3文献标识码:A文章编号:10002131X(2009)0520090206Flow2mapmechanismofwindinducedvibrationsofH2shapebridgedecks1,21ZhangWeiGeYaoj
3、un(1.StateKeyLaboratoryforDisasterReductioninCivilEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092,China;2.LouisianaStateUniversity,BatonRouge,LA70803,U.S.A.)stAbstract:InordertoanalyzethemechanismofwindinducedvibrationsofH2shapebridgedeckswiththe1TacomaNarrowsBridgeastheprototype,windtunne
4、lexperimentswerecarriedoutinaTJ24boundarylayerwindtunnel.TheflowmapsaroundthedeckswereobtainedusingParticleImageVelocimetryandthedisplacementsofthedeckswerealsoobtainedusinglaserdisplacements.Theflowmapsinfourtypicalphaseangleswereobtainedusingthephase2averagingtechniquewiththedisplace
5、mentasthereferencesignal.Basedonthecharacteristicsoftheflowmaparoundthedeckswithandwithoutthecentralstabilizer,itwasfoundthatthevibrationsofthedeckweredrivenbythevorticesonthesurfaceofthedecksmovingfromupstreamtodownstream.Inonecompletecycle,thevorticesprogressedfromemergencetoseparati
6、on.Atanygiventime,thereisonlyonevortexintheupandthedownsidesofthedeck.Keywords:windinducedvibrationofbridge;mechanism;windtunnelexperiment;particleimagevelocimetry;H2shapebridgedecks;vortex;phaseaveragetechniqueE2mail:samch@tongji.edu.cn对于此桥的毁坏原因,在对结构的空气动力性能了解引言甚少的情况下,当时的研究者既无法获知也无法理解。
7、随后,美国成立了以Farquharson教授为首,包括1940年7月1日,位于PugetSound的连接美国华著名空气动力学家TheodorevonKármán在内的调查盛顿州Tacoma和Olympic半岛的悬索桥建成通车,其委员会负责调查此次事故的原因。他们给出的解释建成时为世界第三大跨径的悬索桥。4个月后,也就是,在桥梁断面的上侧和下侧交错运动的旋涡对桥梁是1940年11月7日,在42mph的西南风条件下,施加的气动力与桥梁本身的故有频率发生了共振,最Tacoma桥出现了不同于以往竖向运动的新的运动状终导致了桥梁的破坏。而后在华盛顿大学和美国加态———扭转
