工程抗風(fēng)之渦激振動(dòng)PPT

1、 渦激振動(dòng)主要內(nèi)容旋渦脫落及鎖定現(xiàn)象 渦激振的計(jì)算方法 渦激振的制振措施1渦激振動(dòng)風(fēng)流經(jīng)鈍體結(jié)構(gòu)時(shí)會(huì)在結(jié)構(gòu)的兩側(cè)產(chǎn)生不對稱的旋渦脫落，使結(jié)構(gòu)表面受到周期性的正負(fù)壓力，在一定風(fēng)速下結(jié)構(gòu)所受合力的頻率與結(jié)構(gòu)的自振頻率一致，此時(shí)結(jié)構(gòu)發(fā)生渦激共振。渦激振動(dòng)是一種簡諧振動(dòng)，其振動(dòng)形式通常表現(xiàn)為橫風(fēng)向振動(dòng)或扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。結(jié)構(gòu)振幅較大時(shí)，結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)對氣體的繞流形態(tài)產(chǎn)生反饋?zhàn)饔?，使旋渦脫落頻率在一定風(fēng)速范圍內(nèi)和結(jié)構(gòu)固有振動(dòng)頻率相等，即渦激共振的“鎖定”現(xiàn)象。鎖定現(xiàn)象增加了結(jié)構(gòu)發(fā)生渦振的機(jī)率，增強(qiáng)了三維結(jié)構(gòu)上的渦激力的相關(guān)性。渦激振動(dòng)是一種限幅振動(dòng)，對結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和阻尼較為敏感，當(dāng)結(jié)構(gòu)質(zhì)量和阻尼均較小時(shí)，渦激共振振幅

2、可能很大。渦激振動(dòng)常發(fā)生在較低風(fēng)速下，出現(xiàn)頻度較高，易使結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生疲勞破壞、人感不適、危及行車安全。渦激振動(dòng)及鎖定現(xiàn)象旋渦脫落旋渦脫落與雷諾數(shù)的關(guān)系圓柱體旋渦脫落特點(diǎn)亞臨界范圍（3.0102Re3.0105)，旋渦以一個(gè)明確的頻率周期性地脫落在臨界范圍（3.0105Re3.5106)，旋渦被紊流所掩蓋，渦脫雜亂無章在超臨界范圍（3.5106Re)，渦道重新建立，渦脫重新出現(xiàn)周期性不同雷諾數(shù)情況下的繞流形態(tài)不同，因而其旋渦脫落的頻率及作用在結(jié)構(gòu)上的氣動(dòng)力也不同其它鈍體，如方形，矩形或各種橋面都有類似的旋渦脫落現(xiàn)象，當(dāng)鈍體截面受到均勻流的作用時(shí)，截面背后的周期性旋渦脫落交產(chǎn)生周期性變化的空氣作用

3、力渦激力，當(dāng)其頻率與結(jié)構(gòu)頻率一致時(shí)，將發(fā)生渦激共振。Stronhal數(shù)及“鎖定”現(xiàn)象當(dāng)被繞流的物體不是固定不動(dòng)的，而是一個(gè)振動(dòng)體系時(shí)，周期性渦激力將引起體系的渦激共振，結(jié)構(gòu)的振動(dòng)對旋渦的脫落產(chǎn)生一種反饋?zhàn)饔?，使旋渦脫落頻率在一定的風(fēng)速范圍內(nèi)被“俘獲”，即在該風(fēng)速范圍內(nèi)物體的固有頻率控制了渦脫的頻率，從而產(chǎn)生了一種“鎖定”現(xiàn)象。在鎖定區(qū)內(nèi)，渦脫頻率不再服從Strouhal關(guān)系式，而是保持固有頻率值不變。在鎖定區(qū)，物體振幅可達(dá)到結(jié)構(gòu)橫風(fēng)向尺寸的幾分之一。Strouhal數(shù)的影響因素截面形狀雷諾數(shù)(對于鈍體斷面,影響比較小)渦激振的特點(diǎn)是一種較低風(fēng)速區(qū)發(fā)生的有限振幅振動(dòng)只在某一風(fēng)速區(qū)域內(nèi)發(fā)生最大振幅

4、對阻尼有很大的依賴性斷面形狀的微小變化對響應(yīng)很敏感渦激振動(dòng)可以激起彎曲振動(dòng)，也可以激振扭轉(zhuǎn)振動(dòng)主梁、橋塔、斜拉索及吊桿均會(huì)發(fā)生渦振實(shí)腹式橋梁斷面渦激共振發(fā)生風(fēng)速估算豎向渦激共振發(fā)生風(fēng)速扭轉(zhuǎn)渦激共振發(fā)生風(fēng)速對于一般鈍體斷面的構(gòu)件,可以用下式估算渦激振動(dòng)計(jì)算方法渦振振幅估計(jì)實(shí)腹式橋梁斷面渦激共振振幅估算豎向渦激共振振幅扭轉(zhuǎn)渦激共振振幅扭轉(zhuǎn)渦激共振允許振幅豎向渦激共振允許振幅Great Belt East BridgeDrag coefficientCritical wind speedVortex induced responseFull-scale Measurements 3rd vertic

5、al bending modeSec.12214.514.614.714.814.91515.115.215.315.415.500.20.40.614.514.614.714.814.91515.115.215.315.415.5-0.6-0.4-0.200.20.40.6Time minSummary of vortex shedding events渦激振動(dòng)制振措施結(jié)構(gòu)的截面尺寸已定，降低渦激共振振幅的辦法如下：提高阻尼，如在橋梁的跨中安裝TMD；空氣動(dòng)力措施-采用附加整流板（Fairing）。 加拿大Longs-creek橋的對比試驗(yàn)是十分成功的實(shí)例；日本對倒T型箱形截面采用折翼板和對流線形扁箱采用擾流板的方式都是成功的實(shí)例。192021南京三橋橋塔斷面氣動(dòng)選型切角類型長邊