扭弯频率比对π型断面节段模型后颤振特性的影响

以某π型断面桥梁为对象,通过弹性悬挂节段模型风洞试验,识别了机械阻尼随振幅的非线性演变特性.在此基础上,研究了扭弯频率比为0.872,0.971,0.988,1.035,1.085,1.245六种情况下的颤振临界风速及非线性后颤振振动特性.试验结果表明模型在来流风速超过临界风速后出现极限环振动,且极限环振动的幅值随风速增加而增大.扭弯频率比对模型气弹响应的多方面特性均有实质性的影响,包括颤振临界风速、后颤振极限环振动幅值、后颤振幅值随风速的演变路径、竖向与扭转的耦合程度以及颤振的"软硬"性质等等.研究结果表明,颤振发生时,竖向与扭转自由度以同频率但非零相位差的形式进行耦合,且相位差随风速与扭弯频率比的变化显著.受气动刚度影响,模型扭转振动频率随风速的增加单调下降,但即使对于初始扭弯频率比小于1的情况,颤振时仍然以竖向与扭转自由度耦合的形式发生,这一点与流线型断面的经典耦合颤振有明显的不同.该研究也反映了现行的公路桥梁抗风设计规范在体现扭弯频率比影响方面的不足.