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刚性分隔器下并列长吊索整体尾流激振风洞试验研究
| 论文题名： | 刚性分隔器下并列长吊索整体尾流激振风洞试验研究 |
| 关键词： | 大跨度桥梁;分隔器;并列吊索;尾流激振;整体摆动;气动阻尼;风洞试验;准定常理论 |
| 摘要： | 吊索是悬索桥结构中的关键传力构件，一般为由多股钢丝束围绕中心束螺旋缠绕而成的钢丝绳结构，也可以采用外包聚乙烯套管的平行钢丝束结构，截面为圆形或近圆形，常常采用单个吊点布置1对或2对吊索。由于近距索股之间的气动干扰效应，并列多吊索比单索更容易发生大幅振动。多索股吊索间安装刚性分隔器是多索股吊索风致振动控制的一种有效方法，该方法能有效抑制吊索间的相对运动（碰索），但仍然无法完全消除吊索的整体大幅摆动现象，例如丹麦大带桥刚性分隔器连接的并列吊索以及奥勒松大桥并列双拉索仍然出现了大幅整体振动。本文针对安装分隔器后吊索整体大幅摆动这一工程现象，通过风洞试验，开展了吊索整体摆动的振动形态和起振机理研究。主要研究内容及结论如下： （1）进行了不同索间距和攻角的并列吊索整体振动的弹性悬挂节段模型测振试验，试验结果表明，在一定间距和攻角下并列吊索会发生整体大幅摆动；运动轨迹呈椭圆形，椭圆长轴方向不随风速变化，这一特征与无分隔器并列吊索中尾流索股的尾流驰振运动特征不同。基于振动实测数据，拟合得到了并列吊索整体发生尾流驰振的临界风速公式。讨论了阻尼比对并列吊索整体摆动的影响：阻尼比对起振风速影响明显，起振风速随阻尼比增大而增加；一旦起振后阻尼比对并列吊索整体摆动振幅并无显著抑制作用。 （2）通过双圆柱模型整体测力试验，得到双圆柱整体平均升阻力系数随空间位置的变换规律。结果表明，圆柱中心距小于3.8D时，整体升力系数在9~11°攻角附近变化剧烈，存在一个巨大峰值。阻力系数在0°攻角时小于单圆柱的阻力系数值，存在明显的负阻力效应。 （3）基于单自由度经典驰振理论定性的判别了失稳区，得到的失稳区与弹性悬挂测振试验得到的失稳区相吻合。但由单自由度经典驰振理论得到的临界风速明显高与实际起振风速，表明由经典驰振理论计算的临界风速偏于不安全。 （4）基于弹性悬挂试验的实测大幅振动响应信号识别出了气动阻尼，其值均为负值，且负阻尼随着风速增大而增大。识别出的气动负阻尼的绝对值要明显大于单自由度驰振理论对应的气动负阻尼，说明横风向和顺风向两自由度耦合的失稳现象相对单自由度驰振更加容易发生。 （5）双圆柱测压试验表明，串列双圆柱存在一个临界间距，错列双圆柱除临界间距外还存在临界攻角。在临界位置，表现为前柱剪切层再附着和前柱产生漩涡脱落两种流态的切换，会形成巨大的升力峰值与阻力阶跃。 |
| 作者： | 吴其林 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 华旭刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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