[发明专利]一种适用于大跨度桥梁的涡振抑制结构及其设计方法

说明书

本申请涉及一种适用于大跨度桥梁的涡振抑制结构及其设计方法其包括：多个中央稳定板，其用于安装在安装梁上，并且多个中央稳定板沿纵桥向间隔或连续贴合分布，以形成气动结构，其中沿纵桥向，安装梁的两端分别为第一端和第二端，沿第一端至第二端方向，在相邻两个中央稳定板中，靠近第一端的中央稳定板顶面到安装梁的距离，小于靠近第二端的中央稳定板顶面到安装梁的距离。使相邻两个中央稳定板的高度不同，多个中央稳定板的形成的气动结构的高度在中央稳定板的分布方向上变化，高度变化的气动结构，使主梁纵向流场形态各异，破坏了气流沿纵桥向运动的相关性和一致性，降低涡击力及涡振振幅。并且设计方法为结构涡振性能评判提供更为准确的依据。

技术领域

本申请涉及桥梁工程领域，特别涉及一种适用于大跨度桥梁的涡振抑制结构及其设计方法。

背景技术

目前在大跨度桥梁中常出现低风速下的涡振问题，虽然振幅有限，但频繁振动可能引起结构的疲劳损伤，降低桥梁的使用寿命，危及结构安全。

在一些相关技术中，当气流经过桥梁结构时，会沿桥面产生上下分离，形成周期性的漩涡脱落，并产生作用于桥梁上的周期性气动力，当漩涡脱落频率与桥梁结构某阶振动频率一致时，就会激发桥梁的涡激共振。由于涡振对结构气动外形极其敏感，目前常采用在主梁上安装风嘴、导流板等附加气动措施，改变结构周围的流场状态从而改善其空气动力性能，避免或推迟漩涡脱落的发生，达到抑制涡振的效果。

但是从目前采用的气动措施来看，气动结构在起振风速下容易发生一致性、同步性振动，其抑制涡振效果较低。有必要设计出一种结构构造，破坏了气流沿主梁行车方向运动的相关性和一致性，振动互相干扰和中和。

在另一些相关技术中，目前评判结构涡振性能常采用基于振型分解的三维问题二维化研究方法，首先建立全桥有限元分析计算模型得到结构相关动力参数，然后将所得的相关技术参数等效代入桥梁节段风洞试验模型中，再进行各工况下风洞试验，最后根据试验结果评判结构涡振性能。

但是，由于受技术条件限制，节段模型风洞试验常采用缩尺进行，缩尺比较大，对细节模拟不利，而涡振性能对结构气动外形非常敏感，缩尺比较大也容易导致结果失真；同时节段模型风洞试验无法反应结构沿纵桥向的气动外形不一致性，因此目前依赖风洞试验将三维问题二维化评判大桥的涡振性能的设计方法准确率有待进一步提高。

发明内容

本申请实施例提供一种适用于大跨度桥梁的涡振抑制结构及其设计方法以解决相关技术中的多个气动结构的气动外形、漩涡脱落频率及相关气动参数基本相同，在起振风速下容易发生一致性、同步性振动的问题。

第一方面，提供了一种适用于大跨度桥梁的涡振抑制结构，其包括：

多个中央稳定板，其安装在安装梁上，并且多个所述中央稳定板沿纵桥向间隔或连续贴合分布，以形成气动结构；

沿纵桥向，所述安装梁的两端分别为第一端和第二端，

沿第一端至第二端方向，在相邻两个中央稳定板中，靠近第一端的中央稳定板顶面到所述安装梁的距离，小于靠近第二端的中央稳定板顶面到所述安装梁的距离。

一些实施例中，所述中央稳定板的顶面与所述安装梁所在平面平行。

一些实施例中，所述中央稳定板的顶面与所述安装梁所在平面之间具有夹角；

沿第一端至第二端方向，在相邻两个所述中央稳定板中，靠近第一端的中央稳定板顶面到所述安装梁的距离的最大值，不大于靠近第二端的中央稳定板顶面到所述安装梁的距离的最小值。

一些实施例中，在相邻两个所述中央稳定板中，靠近第一端的中央稳定板顶面到所述安装梁的距离最大值的一端，与靠近第二端的中央稳定板顶面到所述安装梁的距离最小值的一端相靠近。

一些实施例中，任意相邻两个中央稳定板的斯托罗哈数系数阶梯差不小于设定值。