桥梁空气动力学风洞试验方法的研究进展中国力学学会.PDFVIP

Proceedings of The 6th China National Conference on Experimental Fluid Mechanics 桥梁空气动力学风洞实验方法的研究进展1) 林志兴 （同济大学土木工程防灾国家重点实验室 上海 200092） 摘要 本文简要介绍了桥梁空气动力学研究中几个热点问题的风洞实验方法研究进展，包括自然风湍 流特性模拟、雷诺数效应、气动参数识别、风致振动控制机理、拉索风雨激振等。提出了有待进一步 研究的问题。 关键词 大跨度桥梁,风洞实验,气动导数,气动导纳,雷诺数效应, 自然风特性,拉索风雨激振 Recent Advances in Research on Wind Tunnel Testing Methods for Bridge Aerodynamics LIN Zhi-xing (Tongji University 200092, Shanghai, China) Abstract: Recent advances in research on Wind Tunnel Testing Methods of bridge aerodynamics are reviewed in this paper. It is concerned in simulation of turbulent characteristics of natural wind. Reynolds number effects identification of aerodynamic parameters, mechanism of control for wind-induced vibration, rain-wind induced vibration of cable, et al. Some questions are raised which need to be further studied. 1 前 言 1940 年 Tacoma 海峡吊桥被八级大风吹毁，极大地推动了桥梁空气动力学研究的发展， 1950 年，华盛顿大学的 Farquahasen 教授在低速航空风洞中成功地用全桥气弹模型重现了 Tacoma 桥的 风毁现象，使空气动力学实验方法开始进入桥梁抗风研究和设计中。1960 年，加拿大西安大略 大学的 A.G. Davenport 教授提出了在湍流风作用下桥梁抖振响应的随机分析方法。随后，美国科 罗拉多大学的 Cemark 教授建造了用于建筑空气动力学试验的边界层低速风洞，模拟自然风的各 种特性参数。20 世纪 70 年代以后，由于现代斜拉桥的迅速发展，以及日本以本洲- 四国联络桥为 代表的大跨度桥梁的发展，推动桥梁空气动力学逐渐成为一个独立的学科分支。到 20 世纪 90 年 代，日本建设省土木研究所、丹麦海洋研究所、中国同济大学相继建造了供较大比例全桥气弹模 型试验用的大型边界层风洞，从而使桥梁空气动力学的实验研究方法日臻完善。在 20 世纪后 50 年的桥梁空气动力学发展过程中，风洞实验方法始终是桥梁抗风研究和设计的主要手段，对推进 桥梁空气动力学的发展起到了主导作用。到 20 世纪末，世界上悬索桥的最大跨度已达到 1991m （日本明石海峡大桥），斜拉桥的最大跨度达到 890m （日本多多罗桥），这一辉煌成就是与桥梁 空气动力学的发展密不可分的。进入 21 世纪，人们又向新的目标挑战，意大利已开始跨度 3300m 的墨西那海峡悬索桥的建设，我国已开工的苏通长江公路大桥主跨达 1088m，即将成为斜拉桥跨 度的新的世界记录。 1) 国家自然科学基金资助重大项目） Proceedings of The 6th China National Conference on Experimental Fluid Mechanics 这些特大工程的建设，向桥梁空气动力学提出了新的更大的挑战，出于安全性和经