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基于精细流场测试的斜拉索风雨激振机理研究
| 论文题名： | 基于精细流场测试的斜拉索风雨激振机理研究 |
| 关键词： | 斜拉索;风雨激振机理;精细流场测试 |
| 摘要： | 在大跨径桥梁的建设中，斜拉桥因其优美的外形以及极高的跨越能力，被越来越多地运用在工程建设当中。大跨径的斜拉桥因其结构体系轻柔，在降雨的天气条件下，遭受风和雨联合作用的斜拉索有可能发生大幅度的横风向振动。这种由风和雨联合作用导致的斜拉索大幅振动被称作风雨激振(RWIV)。斜拉索的风雨激振现象严重影响着端部锚固装置的疲劳寿命，进而影响到桥梁使用阶段的耐久性和安全性，同时也会影响行车过程中司机的舒适感。自发现斜拉索风雨激振现象已过去40年，但仍没得到被广泛接受的发生机理的解释。 本文基于精细化风洞试验室，对斜拉索发生风雨激振时的振动特性、上水线的动力特性和尾流场特性进行了分析研究。主要进行了以下研究工作： 通过人工诱导生成上水线的方法在风洞试验中成功激发斜拉索模型的风雨激振现象。通过加速度传感器获得了风雨激振发生时，斜拉索模型的振动特性。在模型表面预先刻画坐标系统，通过高速摄像机对风雨激振中上水线的动力特征进行监测和识别，得到了上水线的运动信息。通过对模型振动和水线振荡分析，观察到了水线-斜拉索低频同频共振的现象。 利用高频粒子图像测速技术（PIV）对风雨激振的尾流场进行可视化，首次得到了风雨激振发生时具有时间分辨率的尾流场信息。通过对尾流场进行POD分析，得到了风雨激振发生时尾流场的模态分布情况，发现随着振动的减小，发生了第二模态后移的现象。通过对尾流场全流域进行快速傅里叶变换，得到尾流场中的旋涡脱落的频率为1.333Hz，这与结构的固有频率相等。结果表明斜拉索风雨激振是一种气液固三相耦合的同频共振现象，并对其发生机理进行了讨论。 |
| 作者： | 张帅 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 陈文礼;高东来 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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