一种提高颤振临界风速的主梁结构及其设计方法与流程

本发明涉及桥梁工程领域，具体涉及一种提高颤振临界风速的主梁结构及其设计方法。

背景技术：

1、随着我国工程建设的发展，越来越多的跨江跨海等超大跨度桥梁已经建成或者正在建设。对于超大跨径缆索承重桥梁，随着桥梁跨径的增大，桥梁刚度逐渐下降，桥梁的抗风问题也越来越突出，主桥的抗风性能尤其是颤振稳定性往往会制约设计。

2、相关技术中，当超大跨径缆索承重桥梁的主梁采用钢箱梁时，往往采用对称双分离箱或者三分箱的方式来提高主梁的颤振临界风速。通常在设计阶段会通过风洞试验对主梁的气动外形进行比选，如果颤振稳定性不满足规范要求，则需要改变主梁外形或者增加气动措施来提高颤振临界风速，但提高幅度有限，且风洞试验的工作量大。

技术实现思路

1、本申请提供一种提高颤振临界风速的主梁结构及其设计方法，可以解决相关技术中对称双分离箱或者三分箱的方式提高颤振临界风速的幅度有限且风洞试验的工作量大的技术问题。

2、第一方面，本申请实施例提供一种提高颤振临界风速的主梁结构，当仅有一个方向风的来流时，所述主梁结构包括两个间隔设置的第一箱梁和第二箱梁、以及连接所述第一箱梁和第二箱梁的多个第一横梁，多个所述第一横梁间隔设置以形成所述第一箱梁和第二箱梁之间的空隙；

3、所述第一箱梁朝向风的来流方向，所述第二箱梁远离风的来流方向，所述第一箱梁的宽度小于第二箱梁的宽度以形成不对称的分离箱梁结构；

4、当有两个方向风的来流时，所述主梁结构还包括在所述第一箱梁和第二箱梁之间间隔设置的第三箱梁、连接所述第一箱梁和第三箱梁的多个间隔设置的第二横梁、以及连接所述第三箱梁和第二箱梁的多个间隔设置的第三横梁。

5、结合第一方面，在一种实施方式中，当仅有一个方向风的来流时，多个所述第一横梁在所述第一箱梁和第二箱梁之间等间距间隔设置。

6、结合第一方面，在一种实施方式中，当有两个方向风的来流时，多个所述第二横梁在所述第一箱梁和第三箱梁之间等间距间隔设置。

7、结合第一方面，在一种实施方式中，当有两个方向风的来流时，多个所述第三横梁在所述第三箱梁和第二箱梁之间等间距间隔设置。

8、第二方面，本申请实施例提供一种提高颤振临界风速的主梁结构的设计方法，包括以下步骤：

9、获取间隔设置的第一箱梁和第二箱梁的倒圆弧半径、第一横梁的宽度范围；

10、确定风的来流方向的颤振检验风速；

11、基于上述主梁结构的各参数，建立节段模型的数值风洞，以颤振临界风速最高时对应的参数确定所述主梁结构的参数。

12、结合第二方面，在一种实施方式中，间隔设置的所述第一箱梁和第二箱梁的倒圆弧半径根据所在倒圆弧处的主梁确定。

13、结合第二方面，在一种实施方式中，间隔设置的所述第一箱梁和第二箱梁的倒圆弧半径与所在倒圆弧处的主梁梁高一致。

14、结合第二方面，在一种实施方式中，所述第一箱梁和第二箱梁的宽度根据行车荷载标准确定。

15、结合第二方面，在一种实施方式中，所述基于上述主梁结构的各参数，建立节段模型的数值风洞，以颤振临界风速最高时对应的参数确定所述主梁结构的参数包括：

16、基于所述第一横梁的宽度范围，选取多个数值；

17、分别建立各数值对应的节段模型的数值风洞，以获取颤振临界风速；

18、以所述颤振临界风速最高时对应的参数确定所述第一横梁的宽度。

19、本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果包括：

20、本申请提供一种提高颤振临界风速的主梁结构，将第一箱梁1和第二箱梁2设置为不对称的分离箱梁结构，且二者之间具有空隙，从而主梁结构会受到一个扭矩，且在相当大的一个攻角范围，获得比常规的对称布置分离双箱更好的气动性能，颤振临界风速更高。进行风洞试验时，减小对于主梁外形和气动措施的改变幅度，降低风洞试验的工作量。

技术特征：

1.一种提高颤振临界风速的主梁结构，其特征在于，当仅有一个方向风的来流时，所述主梁结构包括两个间隔设置的第一箱梁(1)和第二箱梁(2)、以及连接所述第一箱梁(1)和第二箱梁(2)的多个第一横梁(3)，多个所述第一横梁(3)间隔设置以形成所述第一箱梁(1)和第二箱梁(2)之间的空隙；

2.如权利要求1所述的提高颤振临界风速的主梁结构，其特征在于，当仅有一个方向风的来流时，多个所述第一横梁(3)在所述第一箱梁(1)和第二箱梁(2)之间等间距间隔设置。

3.如权利要求1所述的提高颤振临界风速的主梁结构，其特征在于，当有两个方向风的来流时，多个所述第二横梁(5)在所述第一箱梁(1)和第三箱梁(4)之间等间距间隔设置。

4.如权利要求1所述的提高颤振临界风速的主梁结构，其特征在于，当有两个方向风的来流时，多个所述第三横梁(6)在所述第三箱梁(4)和第二箱梁(2)之间等间距间隔设置。

5.一种提高颤振临界风速的主梁结构的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.如权利要求5所述的提高颤振临界风速的主梁结构的设计方法，其特征在于，间隔设置的所述第一箱梁(1)和第二箱梁(2)的倒圆弧半径根据所在倒圆弧处的主梁确定。

7.如权利要求6所述的提高颤振临界风速的主梁结构的设计方法，其特征在于，间隔设置的所述第一箱梁(1)和第二箱梁(2)的倒圆弧半径与所在倒圆弧处的主梁梁高一致。

8.如权利要求5所述的提高颤振临界风速的主梁结构的设计方法，其特征在于，所述第一箱梁(1)和第二箱梁(2)的宽度根据行车荷载标准确定。

9.如权利要求5所述的提高颤振临界风速的主梁结构的设计方法，其特征在于，所述基于上述主梁结构的各参数，建立节段模型的数值风洞，以颤振临界风速最高时对应的参数确定所述主梁结构的参数包括：

技术总结本申请涉及一种提高颤振临界风速的主梁结构，当仅有一个方向风的来流时，主梁结构包括两个第一箱梁和第二箱梁、多个第一横梁，多个第一横梁间隔设置，第一箱梁小于第二箱梁的宽度以形成不对称的分离箱梁结构；当有两个方向风的来流时，主梁结构还包括在第一箱梁和第二箱梁之间间隔设置的第三箱梁、多个第二横梁、多个第三横梁。本申请提供一种提高颤振临界风速的主梁结构，将第一箱梁和第二箱梁设置为不对称的分离箱梁结构，且二者之间具有空隙，主梁结构会受到扭矩，且在相当大的一个攻角范围，获得比常规的对称布置分离双箱更好的气动性能，颤振临界风速更高。进行风洞试验时，减小对于主梁外形和气动措施的改变幅度，降低风洞试验的工作量。技术研发人员：肖海珠,何东升,谢兰博,高宗余,刘俊锋,潘韬,邱远喜受保护的技术使用者：中铁大桥勘测设计院集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2