栏杆高度和倾角对双箱板式边梁涡激振动性能的影响及机理

《Applied Sciences》:Effects and Mechanisms of Railing Height and Inclination Angle on the Vortex-Induced Vibration Performance of a Two-Box Edge Girder

【字体: 时间:2026年09月09日 来源:Applied Sciences 2.5

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   摘要

  

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双箱室边梁因其优异的力学性能而被广泛应用于桥梁工程中。然而,由于截面钝体特征,这些板梁容易受到涡激振动(VIVs)的影响。因此,研究其涡激振动性能及具体的抑制措施具有重要意义。通过同步测量振动和压力的风洞试验以及计算流体力学(CFD),研究了人行道栏杆高度和倾斜角对不同风向角下涡激振动响应的影响。此外,分析了表面压力分布、分布气动力升力与总涡激力(VEF)之间的关系以及流场特性,以阐明涡激振动抑制机制。结果表明,在所有测试的风向角下均发生竖向涡激振动,其中在 α = +5° 时响应最为显著。栏杆高度和倾斜角均显著影响涡激振动响应,但其影响模式不同。具体而言,在所有风向角下,涡激振幅随栏杆高度增加而持续增大,而倾斜角的影响则取决于风向角。识别出上表面的前缘和后缘以及下表面的后缘是引起涡激振动的关键区域。脉动压力系数和贡献值随栏杆配置的变化与涡激振动响应的变化总体上是一致的。此外,虽然栏杆配置并未改变涡脱落模式,但它显著改变了涡尺度及压力强度,从而导致不同的涡激振动响应。
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