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大跨度悬索桥桥塔尾流区吊索复杂风致振动
| 论文题名： | 大跨度悬索桥桥塔尾流区吊索复杂风致振动 |
| 关键词： | 旋涡脱落;尾流驰振;数值模拟;气动控制;悬索桥;风致振动;减振机理 |
| 摘要： | 悬索桥利用了索结构抗拉强度高的特点，适用于建造超大跨度的桥梁。但是，连接主缆与加劲梁的吊索存在长细比大和阻尼小的特征，对风荷载敏感。在现场监测中发现，在悬索桥桥塔附近长度较大吊索在风作用下会发生大幅值振动，导致各股吊索发生碰撞。因此，研究桥塔附近长吊索的风致振动特征与致振机理，将为吊索的减振提供理论依据。本文主要研究内容如下： 第一，吊点及其周围流场与吊索的振动密切相关，首先要研究桥塔周围流场特征。建立无吊索的桥塔绕流CFD模型，并监测吊点处风速。通过分析不同风向角下桥塔的气动力与吊点处风速的关系，发现吊点处风速与桥塔气动力的频率主导成分基本相同。 第二，取桥塔附近两组吊索研究其风致振动的影响因素。吊索的振动由桥塔尾流、吊索相互干扰、碰撞共同作用，振动情况较复杂。利用动网格方法来控制吊索周围网格的变形与重构，通过“用户自定义函数”来控制吊索的振动及碰撞。当桥塔旋涡脱落频率与吊索的固有频率接近时，吊索将发生共振。在不同风向角下，桥塔尾流将一直影响第一组吊索的运动，吊索相互干扰作用对第二组吊索的作用更强烈。最后，根据模拟结果预测了三维吊索在桥塔尾流中的运动情况。 第三，尝试在吊索外设置多孔套环来抑制吊索在桥塔尾流区的振动。吊索套环上的气孔沿圆周均匀布置，以适应不同的来流方向。当吊索的运动剧烈时，从套环气孔中吹出的气流速度较大，可以减小吊索尾流宽度，从而降低吊索的阻力。套环对吊索的横风向振动也由一定的削弱作用。 |
| 作者： | 张晨光 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 陈文礼 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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