三种典型主梁断面的悬索桥颤振性能差异

为了揭示主梁基本气动外形对悬索桥颤振性能的影响，以一座大跨悬索桥为例，分别选取流线型箱型、边箱型与分离式双箱型3种典型断面作为大桥主梁的基本气动外形。采用强迫振动法并基于CFD数值模拟获取各断面的气动参数，并采用阶跃函数法建立主梁的气动自激力时域模型；然后利用ANSYS平台进行全桥时域颤振有限元分析，得到各断面对应的颤振临界风速与颤振频率。结果表明：分离式双箱断面的颤振性能最佳，其颤振临界风速达到109.6 m/s,远高于其他2种断面；流线型断面与边箱型断面的颤振临界风速分别为89.4 m/s与86.9 m/s,两者的颤振性能相差不大；由频谱及相位分析可知，3种断面的颤振频率介于竖弯与扭转基频之间，颤振形式表现为不同程度的扭弯耦合振动。