斜拉桥拉索风雨激振的理论分析VIP专享VIP免费

第30卷第5期2002年5月同济大学学报JOURNALOFTONGJIUNIVERS[Th、j”ⅢN5、Iav20112：=============================================================================================—=————————斜拉桥拉索风雨激振的理论分析黄麟1，郭志明2，王国砚3，顾明1(1同济大学土本工程防灾国家重点实验室．上海200092；2南京长江第二大桥管理局，扛苏南京2ItKll)O3同济大学工程力学与技术系．上海200092)擅要：讨论了风雨激振产生和发展的机理通过建立拉索风雨激振的运动方程，运用数值计算讨论了风雨激振q，有关空气密度、阻力、风速、水线平衡位置、拉索与永线固有频率、水线质量和粘附力的7个量纲为1的参数对系统运动中的作用，然后作了运动的水线和固定的水线两种情况下拉索振幅的比较，最后将计算结果与Hikarni昕做的风洞试验结果作分析比较．关键词：风雨激振；拉索；水线；振幅；数值计算中重分类号：U44827；Tu311．3文献标识码：A文章编号：0253—374X(2002)05—0569—04TheoreticaIAnalysisofRain—wind—inducedVibrationofCablesofCable——stayedBridgesHUANGLinl，GUOZhi—ruin92，WANGGuo—yah3，GUMin91(1StateKeyL^bommrytotDisastd-inCivilEngineering．TongiiUniversity，Sbanghai200092，China；2Mgaq,ag㈣toftheSecondBridgeofNanjing，Nanjing210000，China；3L邱axl]nentofEngineeringMech加JcsandTeehnok堆y，TonalUniversity，Shanghai260092，CHT|a)Abstract：Thispaperaimstoexplainthefundamentalinducementandgrowthmechanismofrain——windin—ducedvibrationofcableincable—stayedbridgesStartingfromstrictformulation，sevenparametersofmotionequationconcerningairdensity，damping，windspeed，balancepositionofrivulet，frequencyofrivuletandca-ble．rnassofrivuletandcohesionalefi嘶discussedthroughnumericalcomputationComparisonofcomputa—tionalresultswithHikami’SwindturmeltestByethendone．Keywords：rmn——wind——inducedvibration；cable；rivulet；amplitude；numericalcomputation斜拉桥是200～800rn跨径范围内最具竞争力的桥梁结构形式之一，世界上许多斜拉桥已成为当地的景观和交通咽喉作为斜拉桥主要受力构件的拉索由于质量小、刚度小、阻尼小，在风或支承端运动的作用下易产生强烈的横向振动拉索的振动不仅会给行人带来不舒适感，同时它也会使拉索产生疲劳，破坏拉索的防腐系统，严重地影响拉索的寿命．国内外已有数座斜拉桥自建成以来更换了全部拉索，造成了极大的经济损失．也给大桥正常的运营造成r不良影响【2J．在拉索的风致振动中，风雨激振是最强烈的一种．风雨激振这一现象是日本学者Hikami于1986年在Meikonisbi桥上首先发现的⋯．其后在欧洲、日本和我国等多个地区和国家的斜拉桥上都观察到了这一现象⋯2在干燥的气候条件下气动稳定的圆形截面的拉索，在雨和风的共同作用下，由于水线的出现，它变得不再稳定⋯产生风雨激振的风速范围约为6～181Tt．s1；振动几乎都发生在索面内；振动的峰值蜘高达100crn以上；索振频率在0．6～30Hz之间；水线的振动频率与索的频率基本相同，方向相反¨“收穑日期：200111—10基金项目：国家自然科学基金资助项目(50178049)作者简介：黄蘑(1974一)，男，四川成都人．硕士生万方数据同济大学学报第3¨卷研究风雨激振所涉及的对象包括固、液、气三态的物质．影响因素很多，而振动对各因素的政变又十分敏感，这给研究带来了许多困难．世界上许多学者对风雨激振做了大量的研究．Hikarni通过对Meikonishi桥和试验室重现风雨激振的试验的观测，提出了两种可能的机制：①DenHartog驰振失稳机制；②耦合气动力导致的失稳机制⋯．只有为数不多的研究者如日本学者YamaguchiL51等对这一问题进行r理论分析．但至今风雨激振的机理仍不能透彻解释本文根据国内外风雨激振的研究成果，对文献[5]的运动方程加以修正并通过数值计算，讨论方程中各参数对风雨激振的影响；并作了运动的水线和固定的水线拉索振幅的比较；最后计算r不同风速F拉索的最大振幅与文献[1]试验结果进行了分析比较1力学模...