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基于三维气弹模型的悬索桥2类吊索尾流致振及其控制措施研究

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中国公路学报 2024年第7期37卷 147-156页

作者：李寿英李啸宇邓羊晨宋神友陈焕勇陈政清湖南大学风工程与桥梁工程湖南省重点实验室湖南长沙410082 华东交通大学土木建筑学院江西南昌330013 深中通道管理中心广东中山528449

大跨度悬索桥吊索频率低、阻尼小,极易在风荷载作用下发生大幅振动。为比较研究平行钢丝和钢丝绳2类吊索尾流致振特性的差异,以深中通道伶仃洋大桥四索股吊索为工程背景进行了系统的试验研究。首先,设计并制作了2类吊索的气弹模型,并进... 详细信息

大跨度悬索桥吊索频率低、阻尼小,极易在风荷载作用下发生大幅振动。为比较研究平行钢丝和钢丝绳2类吊索尾流致振特性的差异,以深中通道伶仃洋大桥四索股吊索为工程背景进行了系统的试验研究。首先,设计并制作了2类吊索的气弹模型,并进行了模型动力参数识别;然后,进行了2类吊索的气弹模型测振风洞试验,比较研究了风速和风攻角等参数对2类四索股吊索尾流致振的影响规律;最后,进行了多种抑振措施(包括分隔架、调谐质量阻尼器、辅助索和增加结构阻尼等)对上述2类四索股吊索风致振动的抑振效果研究。结果表明:2类吊索发生尾流致振的最不利攻角均为75°,并在多个工况下发生碰索现象,吊索主要为一阶振动,轨迹呈顺时针椭圆;相较于平行钢丝吊索,钢丝绳吊索发生尾流致振的风攻角范围更大;采用等间距3个分隔架可有效抑制吊索相对振动,在此基础上,增加辅助索措施可有效抑制吊索的整体振动。

关键词：桥梁工程悬索桥吊索风洞试验尾流致振三维气弹模型振动控制

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缠绕螺旋线斜拉索气动性能的试验研究

土木工程学报 2013年第7期46卷 108-115页

作者：李寿英钟卫湖南大学风工程试验研究中心湖南长沙410082 新疆维吾尔自治区交通规划勘察设计研究院新疆乌鲁木齐830006

为研究缠绕螺旋线对斜拉索气动性能的影响,进行光拉索和缠绕螺旋线拉索的测力和测压风洞试验。首先,考虑强迫振动装置的尺寸要求,制作光拉索和缠绕螺旋线拉索模型,并在拉索轴向布置7圈风压测点,其中,螺旋线直径包括2mm、3mm、4mm三种、... 详细信息

为研究缠绕螺旋线对斜拉索气动性能的影响,进行光拉索和缠绕螺旋线拉索的测力和测压风洞试验。首先,考虑强迫振动装置的尺寸要求,制作光拉索和缠绕螺旋线拉索模型,并在拉索轴向布置7圈风压测点,其中,螺旋线直径包括2mm、3mm、4mm三种、螺旋线间距包括200mm、300mm、600mm三种;然后,在HD-2风洞实验室的强迫振动装置上进行50种工况的拉索测力和测压风洞试验;最后,在试验数据的基础上,详细研究螺旋线对拉索气动力、旋涡脱落和风压轴向相关性等的影响。研究结果表明,缠绕螺旋线能减弱斜拉索旋涡脱落的强度,使得斜拉索的风压轴向相关性显著降低;在5～20m/s的风速范围内,缠绕螺旋线拉索的平均阻力系数甚至小于光拉索的值,并随着风速的增加,风压轴向相关性降低。

关键词：斜拉索螺旋线风洞试验气动力相关系数

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带固定人工水线拉索绕流的数值模拟

同济大学学报（自然科学版） 2004年第10期32卷 1334-1338页

作者：李寿英顾明同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

采用计算流体动力学软件CFX 5 .5对带固定人工水线拉索的绕流进行数值模拟 .选取 2种人工水线 ,计算了零倾角零风攻角时带固定人工水线拉索的阻力系数、升力系数、表面平均压力系数、固定人工水线上的气动力等 ,并与试验结果进行比较 .... 详细信息

采用计算流体动力学软件CFX 5 .5对带固定人工水线拉索的绕流进行数值模拟 .选取 2种人工水线 ,计算了零倾角零风攻角时带固定人工水线拉索的阻力系数、升力系数、表面平均压力系数、固定人工水线上的气动力等 ,并与试验结果进行比较 .计算表明。

关键词：斜拉桥拉索人工水线数值模拟阻力系数升力系数压力系数

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来流湍流度对斜拉索风雨激振影响的理论研究

土木工程学报 2012年第6期45卷 132-138页

作者：李寿英陈政清湖南大学风工程试验研究中心湖南长沙410082

斜拉索风雨激振严重地影响斜拉桥的安全运营,而来流湍流度是影响风雨激振的一个重要因素。采用理论分析方法,研究来流湍流对斜拉索风雨激振响应的影响。引入2种类型的风场,首先,假设来流为简谐脉动风场,然后,采用谐波合成方法,将Kaimal... 详细信息

斜拉索风雨激振严重地影响斜拉桥的安全运营,而来流湍流度是影响风雨激振的一个重要因素。采用理论分析方法,研究来流湍流对斜拉索风雨激振响应的影响。引入2种类型的风场,首先,假设来流为简谐脉动风场,然后,采用谐波合成方法,将Kaimal风谱作为目标谱,模拟来流随机脉动风场。采用上述2种来流风场,在已建立的两质量三自由度理论模型的基础上,研究各种湍流度下拉索和水线的风雨激振振动规律。计算结果表明,当湍流度达到15%时,水线不能在拉索表面稳定地存在,风雨激振能得到有效的抑制;水线运动的脉动成分主要受来流风脉动成分的影响,拉索运动对水线运动有一定的影响,但影响较小;随着紊流度的增加,起振风速也增大。

关键词：斜拉索风雨激振湍流度理论研究

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超高层建筑风致响应及等效静力风荷载研究

建筑结构学报 2010年第3期31卷 32-37页

作者：李寿英陈政清湖南大学风工程试验研究中心湖南长沙410082

以重庆宾馆为工程背景,制作了缩尺比为1∶300的试验模型,并进行了刚性模型同步测压风洞试验,采集了重庆宾馆建筑表面的脉动风压时程。风洞试验包括有周边建筑和无周边建筑两类工况。采用风洞试验的脉动风压时程数据,考虑该高层建筑2个... 详细信息

以重庆宾馆为工程背景,制作了缩尺比为1∶300的试验模型,并进行了刚性模型同步测压风洞试验,采集了重庆宾馆建筑表面的脉动风压时程。风洞试验包括有周边建筑和无周边建筑两类工况。采用风洞试验的脉动风压时程数据,考虑该高层建筑2个主轴方向的前4阶弯曲模态,进行了其风致响应研究,得到了建筑顶部的位移响应和加速度响应,并进行了人体舒适度验算。采用惯性风荷载法,研究了建筑主轴方向的等效静力风荷载。结果表明:对于高度为300m的混凝土高层建筑,仅考虑1阶模态进行风致响应分析,位移响应能满足工程精度的要求,但加速度响应误差较大,至少应考虑前4阶模态;重庆宾馆10年重现期下建筑顶部的峰值加速度为0.144m/s2,满足舒适度限制要求;横风向平均风荷载较小,但惯性风荷载较大。

关键词：超高层建筑刚性模型测压惯性风荷载法风致响应等效静力风荷载

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拉索表面材料对风雨激振的影响研究

工程力学 2009年第7期26卷 47-53页

作者：李暾陈政清李寿英湖南大学风工程试验研究中心湖南长沙410082 广西工学院土木建筑工程系广西柳州545006

利用浸润学及普朗特边界层理论,提出拉索表面与水线之间作用力包括库仑阻尼力和粘性阻尼力。拉索表面材料对水浸润性的强弱影响着库仑阻尼力的大小,进而影响着拉索的风雨激振。根据研究成果,建立水线运动与拉索振动耦合的拉索风雨激振... 详细信息

利用浸润学及普朗特边界层理论,提出拉索表面与水线之间作用力包括库仑阻尼力和粘性阻尼力。拉索表面材料对水浸润性的强弱影响着库仑阻尼力的大小,进而影响着拉索的风雨激振。根据研究成果,建立水线运动与拉索振动耦合的拉索风雨激振运动微分方程,并运用龙格-库塔法对运动微分方程进行求解。计算结果表明:不同的拉索表面材料对风雨激振有较大影响,斜拉索风雨激振中拉索的振幅随着库仑阻尼力的增大而增大,选用疏水性好的表面材料能够有效的减小风雨激振时拉索的振幅。

关键词：斜拉索水线风雨激振库仑阻尼力粘性阻尼力接触角

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斜、直圆柱绕流的CFD模拟

空气动力学学报 2005年第2期23卷 222-227页

作者：李寿英顾明同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

采用CFD软件CFX5.5对直圆柱和斜圆柱绕流进行数值模拟,计算了直、斜置圆柱的阻力系数、升力系数、周向平均压力系数及其脉动压力系数的均方根值,并与试验结果进行了比较。计算表明,斜圆柱绕流与直圆柱绕流有很大的差异:斜圆柱绕流的平... 详细信息

采用CFD软件CFX5.5对直圆柱和斜圆柱绕流进行数值模拟,计算了直、斜置圆柱的阻力系数、升力系数、周向平均压力系数及其脉动压力系数的均方根值,并与试验结果进行了比较。计算表明,斜圆柱绕流与直圆柱绕流有很大的差异:斜圆柱绕流的平均阻力系数减小,平均升力系数不等于零,升力系数的频域除包含有传统的卡门涡脱频率外,还包含有许多低频成份。

关键词：斜、直圆柱绕流 CFD模拟阻力系数升力系数压力系数

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带固定人工水线三维斜拉索绕流的数值模拟

同济大学学报（自然科学版） 2005年第5期33卷 590-594页

作者：李寿英顾明同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

采用计算流体力学软件CFX5.5对带固定人工水线斜拉索的绕流进行数值模拟.选取两种人工水线,计算了倾角为30°、风攻角为35°时带固定人工水线拉索的阻力系数、升力系数、表面平均压力系数、固定人工水线上的气动力等,并与试验结果进行比... 详细信息

采用计算流体力学软件CFX5.5对带固定人工水线斜拉索的绕流进行数值模拟.选取两种人工水线,计算了倾角为30°、风攻角为35°时带固定人工水线拉索的阻力系数、升力系数、表面平均压力系数、固定人工水线上的气动力等,并与试验结果进行比较.计算表明,表面平均压力系数在水线上有一突降;倾角为30°、风攻角为35°时带固定人工水线拉索的旋涡脱落包含许多低频成分.

关键词：斜拉索固定人工水线数值模拟阻力系数升力系数压力系数

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泉州中芸洲海景花园建筑群体的干扰效应研究

建筑结构学报 2008年第2期29卷 19-24页

作者：李寿英陈政清湖南大学风工程试验研究中心湖南长沙410082

制作了缩尺比为1∶200的泉州中芸洲海景花园9栋高层建筑的刚性模型,在其外表面布置足够的测点进行了同步测压风洞试验。试验得到了该9栋高层建筑表面的平均风压系数和脉动风压系数。利用风洞试验得到的风荷载数据,研究了该9栋建筑的风... 详细信息

制作了缩尺比为1∶200的泉州中芸洲海景花园9栋高层建筑的刚性模型,在其外表面布置足够的测点进行了同步测压风洞试验。试验得到了该9栋高层建筑表面的平均风压系数和脉动风压系数。利用风洞试验得到的风荷载数据,研究了该9栋建筑的风致响应,包括位移和加速度响应。结果表明:左右或下游建筑的影响可能会增大上游建筑的背风面"吸力";泉州中芸洲海景花园9栋高层建筑相互干扰效应主要表现为"遮挡"效应,其顶部加速度响应均小于规范限值,能满足人体舒适度的相关要求。

关键词：高层建筑风致干扰风压系数位移加速度