三维弹性拉索风雨振研究

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斜拉桥造型优美,经济适用,是大跨度桥梁首选桥型。拉索是斜拉桥最为重要的受力构件,因其具有较小的质量和阻尼,在风,雨及桥面等共同作用下极易激发振动,产生如尾流驰振,风雨激振,参数共振,涡激共振等。鉴于振动可能引起的拉索疲劳破坏及影响桥梁运营安全等问题,拉索振动机理及抑振措施研究已逐渐成为一个具有重要意义的课题。本文归纳斜拉索风雨振理论,开展了三维弹性拉索的风洞试验,并提出了基于三维弹性节段模型的计算方法,给出了拉索运动方程,静力构型,雨线方程及气动力方程。利用CFD技术,对附加人工雨线拉索的气动力系数进行计算,得出不同风向角及不同雨线初始位置下拉索气动力系数。通过高次多项式拟合出关于气动力系数与初始位置角度的函数,得到气动力半经验公式。采用有限元分析软件ANSYS建立模型,对斜拉索进行风雨激励下的时程分析,分别计算出不同风速,雨线初始振幅,雨线初始位置及风向角等影响下拉索响应情况。定义了最佳阻尼比,通过反馈机制得出拉索在风雨激励下的最佳阻尼比。对相同激励作用下的同一拉索进行风洞试验,对比同工况下试验结果与计算结果的差异,得出相关结论。
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