斜拉索風雨激振試驗與數(shù)值模擬研究.pdf

1、作為斜拉橋主要承重部分的斜拉索，具有自重輕、剛度低、阻尼小等特點，在外界激勵作用下極易發(fā)生大幅振動。拉索振動會對橋梁的安全運營和使用壽命造成不可忽視的影響，而在各種振動現(xiàn)象中，尤以風雨激振的起振條件最容易滿足，危害也最為嚴重。因而對斜拉索風雨激振的產(chǎn)生機理及控制措施研究已成為橋梁工程界和結構風工程領域研究人員關注的熱點問題之一。
　　本文利用風洞試驗、數(shù)值模擬和理論研究相結合的方法，對斜拉索的風雨激振問題進行了詳細深入的研究。主要

2、研究內容如下：
　　1.設計實現(xiàn)了一套帶人工水線傾斜拉索模型的同步測力、測壓裝置。將人工制作的固體條狀物固定在拉索上表面，以代替實橋出現(xiàn)風雨激振時附著在拉索表面的液態(tài)條狀水線，通過天平測力和電子掃描閥測壓等手段得到斜拉索的風壓系數(shù)、氣動力系數(shù)，以及帶人工水線拉索的氣動力與水線位置的相互關系，并將3種表面形態(tài)下的拉索在不同雷諾數(shù)、不同風向角的氣動力系數(shù)作對比，為揭示斜拉索風雨激振的微觀機理、風雨激振減振措施有效性研究等提供必要的數(shù)值

3、參考和試驗依據(jù)。
　　2.采用FLUENT軟件平臺對直立拉索模型和帶固定人工水線的傾斜拉索模型靜態(tài)繞流進行數(shù)值模擬計算，根據(jù)研究需要改變流場形態(tài)和拉索的相關設計參數(shù)，形象的再現(xiàn)空氣流動的情形。得到了模型繞流的流線圖、表面壓力系數(shù)和水線上的平均氣動升力系數(shù)、平均氣動阻力系數(shù)，為拉索風雨激振的機理分析提供物理風洞試驗未能實現(xiàn)的重要參數(shù)。
　　3.推導出風雨激振中斜拉索和水線的非線性運動微分方程，建立更符合實際拉索在自然風場中帶運

4、動水線的傾斜剛性節(jié)段理論模型。討論了斜拉索風雨激振運動微分方程中各種參數(shù)的取值情況，并計算拉索的風雨激振響應，探討其產(chǎn)生機理，最后研究了拉索質量、拉索的結構阻尼以及拉索的空間姿態(tài)等重要參數(shù)，分析它們對風雨激振的影響。
　　4.進行了纏繞螺旋線的氣動措施拉索的測壓試驗。詳盡細致的分析了螺旋線高度、纏繞間距等因素對斜拉索氣動特性的影響，測量了帶不同參數(shù)氣動措施的傾斜拉索表面風壓系數(shù)分布以及不同表面狀態(tài)的拉索氣動力系數(shù)的變化規(guī)律。為進一