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原文传递斜拉桥拉索风雨激振研究

论文题名：	斜拉桥拉索风雨激振研究
关键词：	斜拉桥;拉索;风雨激振;风洞试验;理论分析模型
摘要：	随着新材料、新工艺的采用和结构计算理论的发展和应用,现代斜拉桥的跨径越来越大,拉索也随之越来越长.由于斜拉索质量小、柔度大、结构阻尼低等特点,因此极易受各种外界激励而发生振动.斜拉桥拉索的风致振动,特别是风雨激振问题,逐渐成为十多年来桥梁工程界和风工程界研究人员关注的焦点.1998年在丹麦召开的桥梁空气动力学进展国际研讨会上将斜拉桥拉索风雨激振研究列为一段时间内的四个研究重点之一.该文主要从风洞试验和理论建模及分析两方面研究斜拉桥拉索的风雨激振问题,主要内容包括:1.设计了一套新的研究拉索风雨激振的试验装置,在风洞中成功再现了人工模拟降雨条件下拉索风雨激振现象,并细致研究了风速、倾角、偏角(风向角)、振动频率等参数对拉索风雨激振的影响;测量了拉索风雨激振时的气动阻尼;研究了提高拉索结构阻尼对拉索风雨激振的减振作用;对拉索表面缠绕螺旋线的气动措施进行了一系列的试验研究,详细分析了螺旋线高度、缠绕间距、缠绕方向等因素对拉索风雨激振的影响.该试验比国内外已有试验更为细致,有些内容是国内外已有的试验没有涉及的,试验中观察到了一些新的现象.2.设计了一套新的带人工水线拉索模型的同步测压试验装置,并对带人工水线的三维拉索模型进行了表面风压的测量.试验装置可方便调整拉索模型的倾角和偏角(风向角),能更为真实地模拟斜拉桥拉索发生风雨激振的条件.通过电子式压力扫描阀,系统测量了倾斜光圆柱体拉索模型、斜/偏光圆柱体拉索模型、倾斜带人工水线拉索模型和斜/偏带人工水线拉索模型上的表面压力分布;研究了水线大小和位置对拉索表面压力的影响;研究了下水线对拉索表面压力的影响;首次拟合得到了带人工水线三维拉索模型的气动力公式;并在国际上首次测量了上水线表面的压力分布,拟合给出了水线气动力公式,为建立更为精细化的理论模型并分析拉索风雨激振的机理提供重要的数据.3.根据带人工水线拉索模型同步测压的试验结果(特别是上水线气动力的结果),建立了拉索风雨激振的更为精细的二自由度的新的理论模型.然后采用数值求解方法分别对固定水线单自由度模型、运动水线准二自由度模型和运动水线二自由度模型等三种不同的分析模型进行了理论分析,说明了该文建立的方法比已有方法更符合实际.还特别详细分析了二自由度模型中拉索和水线振动的幅值和频率特性,对风速、拉索阻尼和水线阻尼等参数对拉索振动的影响进行了分析,并与人工模拟降雨条件下拉索风雨激振的试验结果进行了比较.计算结果和试验结果在拉索起振风速和振幅两方面均有较好的可比性.
作者：	杜晓庆
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	顾明
授予学位：	博士
授予学位单位：	同济大学
学位年度：	2003
正文语种：	中文