在桥梁工程建设中,双主梁式架桥机凭借其承载能力强、作业效率高的优势,成为大跨度桥梁架设的核心设备。然而,架桥机作业环境多为开阔露天场景,易受自然风荷载作用,双主梁作为核心承力与承重结构,非流线型的传统外形易引发气流分离、旋涡脱落等气动现象,进而诱发涡激振动、抖振甚至颤振等风致振动问题。这类振动不仅会影响架桥精度、加速结构疲劳损伤,严重时还可能导致设备失稳坍塌,威胁施工安全。因此,基于风致振动控制的双主梁气动外形优化,已成为提升架桥机抗风性能的关键技术路径。

双主梁气动外形优化的核心思路是通过调整主梁截面形态、优化表面结构,改善气流绕流特性,削弱不利气动力的产生与传递。传统双主梁多采用矩形截面,气流绕流时易在截面边缘形成稳定涡街,当旋涡脱落频率与主梁固有频率接近时,会引发强烈涡激共振。对此,可将主梁截面优化为流线型或钝体改良型,通过增加截面长细比、打磨边角弧度,减少气流分离区域。例如,将矩形截面的直角边优化为R50-R80mm的平滑圆弧,可使气流附着长度延长30%以上,显著降低旋涡脱落的强度与规律性,从源头抑制涡激振动的产生。
除截面形态优化外,主梁表面气动修饰与间隙密封设计也是重要优化方向。双主梁间的横向连接部位易形成气流涡流区,加剧局部振动响应,可通过增设流线型导流罩覆盖连接节点,引导气流平稳过渡。同时,主梁表面的螺栓、焊缝等凸起结构会破坏气流连续性,增加气动阻力与脉动载荷,可采用沉头螺栓、平滑焊缝处理,并在关键区域敷设气动减阻涂层,降低表面粗糙度。此外,针对主梁翼缘板的气动优化,可通过合理调整翼缘宽度与倾角,优化升力与阻力的受力平衡,减少强风下的侧向偏移与扭转振动,进一步提升结构抗风稳定性。
气动外形优化需依托风洞试验与数值模拟进行效果验证,通过模拟不同风速、风向条件下的气流场分布,***评估优化方案对气动力系数、振动响应幅值的改善效果。实践表明,经过气动优化的双主梁式架桥机,在同等风荷载条件下,涡激振动振幅可降低40%-60%,抖振引发的疲劳应力幅减少35%以上,有效提升了设备在复杂风环境下的作业安全性与可靠性。这一优化策略不仅为双主梁式架桥机的抗风设计提供了技术支撑,也为同类大型施工设备的气动性能提升提供了有益借鉴。
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