在橋梁工程建設(shè)中，雙主梁式架橋機(jī)憑借其承載能力強(qiáng)、作業(yè)效率高的優(yōu)勢(shì)，成為大跨度橋梁架設(shè)的核心設(shè)備。然而，架橋機(jī)作業(yè)環(huán)境多為開闊露天場(chǎng)景，易受自然風(fēng)荷載作用，雙主梁作為核心承力與承重結(jié)構(gòu)，非流線型的傳統(tǒng)外形易引發(fā)氣流分離、旋渦脫落等氣動(dòng)現(xiàn)象，進(jìn)而誘發(fā)渦激振動(dòng)、抖振甚至顫振等風(fēng)致振動(dòng)問題。這類振動(dòng)不僅會(huì)影響架橋精度、加速結(jié)構(gòu)疲勞損傷，嚴(yán)重時(shí)還可能導(dǎo)致設(shè)備失穩(wěn)坍塌，威脅施工安全。因此，基于風(fēng)致振動(dòng)控制的雙主梁氣動(dòng)外形優(yōu)化，已成為提升架橋機(jī)抗風(fēng)性能的關(guān)鍵技術(shù)路徑。
雙主梁氣動(dòng)外形優(yōu)化的核心思路是通過調(diào)整主梁截面形態(tài)、優(yōu)化表面結(jié)構(gòu)，改善氣流繞流特性，削弱不利氣動(dòng)力的產(chǎn)生與傳遞。傳統(tǒng)雙主梁多采用矩形截面，氣流繞流時(shí)易在截面邊緣形成穩(wěn)定渦街，當(dāng)旋渦脫落頻率與主梁固有頻率接近時(shí)，會(huì)引發(fā)強(qiáng)烈渦激共振。對(duì)此，可將主梁截面優(yōu)化為流線型或鈍體改良型，通過增加截面長(zhǎng)細(xì)比、打磨邊角弧度，減少氣流分離區(qū)域。例如，將矩形截面的直角邊優(yōu)化為R50-R80mm的平滑圓弧，可使氣流附著長(zhǎng)度延長(zhǎng)30%以上，顯著降低旋渦脫落的強(qiáng)度與規(guī)律性，從源頭抑制渦激振動(dòng)的產(chǎn)生。
除截面形態(tài)優(yōu)化外，主梁表面氣動(dòng)修飾與間隙密封設(shè)計(jì)也是重要優(yōu)化方向。雙主梁間的橫向連接部位易形成氣流渦流區(qū)，加劇局部振動(dòng)響應(yīng)，可通過增設(shè)流線型導(dǎo)流罩覆蓋連接節(jié)點(diǎn)，引導(dǎo)氣流平穩(wěn)過渡。同時(shí)，主梁表面的螺栓、焊縫等凸起結(jié)構(gòu)會(huì)破壞氣流連續(xù)性，增加氣動(dòng)阻力與脈動(dòng)載荷，可采用沉頭螺栓、平滑焊縫處理，并在關(guān)鍵區(qū)域敷設(shè)氣動(dòng)減阻涂層，降低表面粗糙度。此外，針對(duì)主梁翼緣板的氣動(dòng)優(yōu)化，可通過合理調(diào)整翼緣寬度與傾角，優(yōu)化升力與阻力的受力平衡，減少強(qiáng)風(fēng)下的側(cè)向偏移與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，進(jìn)一步提升結(jié)構(gòu)抗風(fēng)穩(wěn)定性。
氣動(dòng)外形優(yōu)化需依托風(fēng)洞試驗(yàn)與數(shù)值模擬進(jìn)行效果驗(yàn)證，通過模擬不同風(fēng)速、風(fēng)向條件下的氣流場(chǎng)分布，***評(píng)估優(yōu)化方案對(duì)氣動(dòng)力系數(shù)、振動(dòng)響應(yīng)幅值的改善效果。實(shí)踐表明，經(jīng)過氣動(dòng)優(yōu)化的雙主梁式架橋機(jī)，在同等風(fēng)荷載條件下，渦激振動(dòng)振幅可降低40%-60%，抖振引發(fā)的疲勞應(yīng)力幅減少35%以上，有效提升了設(shè)備在復(fù)雜風(fēng)環(huán)境下的作業(yè)安全性與可靠性。這一優(yōu)化策略不僅為雙主梁式架橋機(jī)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)提供了技術(shù)支撐，也為同類大型施工設(shè)備的氣動(dòng)性能提升提供了有益借鑒。
