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斜拉索干索驰振的机理研究

斜拉索干索驰振的机理研究

作者：温晓光湖南大学

学位级别：硕士

近年来，一些现场观测和风洞试验表明斜拉索仅在风的作用下也会发生大幅度不稳定的风致振动，这种风致振动被称为干索驰振。由于驰振是一种大幅发散的振动，它严重影响着斜拉桥的施工与使用，所以在斜拉桥设计过程中应该考虑斜拉索干索... 详细信息

近年来，一些现场观测和风洞试验表明斜拉索仅在风的作用下也会发生大幅度不稳定的风致振动，这种风致振动被称为干索驰振。由于驰振是一种大幅发散的振动，它严重影响着斜拉桥的施工与使用，所以在斜拉桥设计过程中应该考虑斜拉索干索驰振的影响。但是，到目前为止，斜拉索干索驰振的机理还没有被完全的认识。基于斜拉桥设计和实际的使用情况的现状，本文采用CFD数值模拟和PIV风洞试验的手段，对三维斜拉索干索驰振的机理进行研究。本文共分为五章。(1)第一章为绪论。系统的介绍了驰振分类和驰振理论，总结了干索驰振的研究进展和研究手段。(2)第二章简要介绍了数值风洞的基本理论。(3)第三章采用CFD软件的大涡湍流模型对三维直索进行了绕流模拟。着重研究了三维直索的阻力系数、升力系数和斯脱罗哈数等随雷诺数的变化规律及其三维流动特性。通过与已有试验结果和数值模拟结果进行比较，验证了LES湍流模型在圆形外型结构计算中的准确性。(4)第四章采用CFD软件的大涡湍流模型对三维斜拉索进行了绕流模拟。着重研究了三维斜拉索的阻力系数、升力系数、水平相关性和展向相关性等随雷诺数和风攻角的变化规律。结合Den Hartog准则给出了不同雷诺数下的斜拉索发生干索驰振的风攻角范围。数值模拟结果表明，不同风攻角下的阻力系数、升力系数和合力系数等对干索驰振的发生均有贡献。(5)第五章运用粒子图像测速技术(PIV)，研究了斜拉索在风攻角为0°、25°、30°和35°的拉索轴线平面内的流场结构，获得了平均流线图和速度云图，并与对应风攻角下的阻力系数和升力系数大小变化相比较。

关键词： CFD数值模拟大涡湍流模型干索驰振 Den Hartog准则三维流动特性粒子图像测速技术(PIV)

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波浪形斜拉索的气动力及风致振动特性

湖南大学学报（自然科学版） 2022年第5期49卷 44-54页

作者：孙一飞邵林媛刘庆宽靖洪淼李震常幸王仰雪石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043 省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室(石家庄铁道大学) 河北石家庄050043 河北省风工程和风能利用工程技术创新中心河北石家庄050043

斜拉索的风荷载和风致振动问题在工程设计和抗风研究领域备受关注,探索具有较小气动力和良好抑振性能的新型斜拉索十分必要.针对某一特定几何尺寸的波浪形斜拉索,通过风洞试验方法,研究了该波浪形斜拉索的整体气动力、风压分布、局部气... 详细信息

斜拉索的风荷载和风致振动问题在工程设计和抗风研究领域备受关注,探索具有较小气动力和良好抑振性能的新型斜拉索十分必要.针对某一特定几何尺寸的波浪形斜拉索,通过风洞试验方法,研究了该波浪形斜拉索的整体气动力、风压分布、局部气动力、涡激振动和干索驰振特性.结果表明:在1.00×10^(5)~3.86×10^(5)的雷诺数范围内,波浪形斜拉索的平均阻力系数总体而言小于标准斜拉索,在低雷诺数范围可减阻18%,最大平均升力系数相比标准斜拉索可降低80%;波浪形斜拉索的风压分布、气动力随雷诺数的整体变化规律与标准斜拉索相似,但展向相关性较弱;波浪形斜拉索的涡激振动性能显著优于标准斜拉索,最大振幅降低34%,最大振幅对应的风速提高了16%;干索驰振性能与标准斜拉索的结果相当,最大振幅可减小5%,但发生振动的风速范围更宽.

关键词：波浪形斜拉索风压分布气动力涡激振动干索驰振

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螺旋线参数对斜拉索气动特性影响的试验研究

工程力学 2020年第S01期37卷 301-306页

作者：郑云飞刘庆宽战启芳刘训臣刘晓庆石家庄铁路职业技术学院石家庄050041 石家庄铁道大学风工程研究中心石家庄050043 河北省风工程和风能利用工程技术创新中心石家庄050043 石家庄铁道大学四方学院石家庄051132

斜拉索的大幅振动问题,例如风雨振、干索驰振,是桥梁设计和研究人员关注的问题之一。为了防止风雨振的发生,在斜拉索表面设置螺旋线是一种常见措施。而在进行螺旋线直径、间距选取时,只关注其对风雨振的影响,未考虑对干索驰振的影响。... 详细信息

斜拉索的大幅振动问题,例如风雨振、干索驰振,是桥梁设计和研究人员关注的问题之一。为了防止风雨振的发生,在斜拉索表面设置螺旋线是一种常见措施。而在进行螺旋线直径、间距选取时,只关注其对风雨振的影响,未考虑对干索驰振的影响。为了明确不同螺旋线参数组合对风雨振、干索驰振振动特性的影响,通过风洞试验的方法,在风速6 m/s^50 m/s范围内,在有、无人工模拟降雨环境下对不同螺旋线参数组合斜拉索进行测振试验,得到斜拉索模型振幅随螺旋线参数的变化规律。研究结果表明:总体而言,设置螺旋线后,斜拉索振幅减小,但斜拉索的振幅并非随螺旋线直径单调改变,呈现先增大后减小的趋势,螺旋线直径增大到某一数值时,振幅最大,工程应用中应慎重选择螺旋线的直径;随着螺旋线间距的增大,斜拉索振幅逐渐减小,设置螺旋线后,干索驰振的振幅明显减小;对于同一间距,螺旋线直径改变对干索驰振的影响不明显,对于同一直径,螺旋线间距小于临界间距后,螺旋线间距的改变对干索驰振的影响不明显,螺旋线间距大于临界间距后斜拉索发生明显振动。

关键词：风洞试验斜拉索风雨振干索驰振螺旋线气动力

亮化灯具对既有斜拉索风致振动影响的试验研究

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振动与冲击 2020年第6期39卷 44-50,73页

作者：邓周全唐浩俊李永乐黄静王义超林太乙西南交通大学桥梁工程系成都610031 宜宾市城市和交通工程建设集团有限公司四川宜宾644000

为了装点城市夜景,对既有大跨度斜拉桥进行光彩亮化改造已成为一种趋势,但是安装照明灯具将显著改变斜拉索的气动形状,影响结构气动稳定性。为保证结构的安全及耐久性,通过风洞试验研究了安装灯具后斜拉索的抗风性能,评价亮化灯具对既... 详细信息

为了装点城市夜景,对既有大跨度斜拉桥进行光彩亮化改造已成为一种趋势,但是安装照明灯具将显著改变斜拉索的气动形状,影响结构气动稳定性。为保证结构的安全及耐久性,通过风洞试验研究了安装灯具后斜拉索的抗风性能,评价亮化灯具对既有斜拉索产生的影响。以三种不同管径斜拉索为研究对象,制作了几何缩尺比为1∶1的节段模型,开展了测力和测振的风洞试验。研究结果表明:灯具的存在将显著改变斜拉索的气动外形,提高其背风侧漩涡脱落的频率,使斜拉索在更低的来流风速下就具备发生涡激共振的可能性。此外,灯具对斜拉索风雨激振的影响较为有限,对斜拉索干索驰振有一定的抑制作用。

关键词：斜拉索亮化灯具风洞试验涡振风雨激振干索驰振

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螺旋线参数对斜拉索气动特性影响的试验研究

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