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原文传递覆冰斜拉索驰振稳定性研究

论文题名：	覆冰斜拉索驰振稳定性研究
关键词：	覆冰斜拉索;风致振动;驰振稳定性;风洞试验;气动力;临界风速;数值模拟
摘要：	在寒冷的冬季，由于覆冰物改变了斜拉索的截面形状，这种不稳定的气动外形可能引发斜拉索发生驰振。由于驰振是一种低频、大幅的风致振动，会严重威胁斜拉桥的安全，因此，对覆冰斜拉索的驰振稳定性研究非常必要。　　首先，通过广泛查阅国内外关于冰型研究的文献，确定了3种典型的斜拉索结冰冰型。以1:1的比例制作了6个覆冰拉索节段模型，并进行风洞测力试验，得到平均升力系数和平均阻力系数，研究了平均气动力系数随风攻角的变化规律，并通过邓哈托驰振力系数判断可能发生驰振的风攻角区域。结果表明：6种覆冰拉索模型的平均升力系数均有突降区，其驰振力系数远小于零，存在发生驰振的危险性。　　其次，在风洞试验测力数据的基础上，建立覆冰拉索二维单自由度理论模型。对风洞试验得到的平均气动力系数进行多项式拟合，并以海南洋浦大桥的斜拉索为工程背景，通过数值计算的方法研究覆冰斜拉索的驰振响应特性，确定其一阶模态的驰振临界风速，并与理论公式计算得到的驰振临界风速进行对比。通过改变拉索的阻尼比、拉索覆冰段长度等参数研究拉索驰振临界风速的变化规律。比较洋浦大桥不同拉索的驰振临界风速，研究拉索驰振临界风速随不同拉索的变化规律。结果表明：拉索长度越长，驰振临界风速越小，对海南洋浦大桥最长拉索而言，其一阶模态的驰振临界风速远低于设计风速；提高拉索的阻尼比，可以增加驰振临界风速。　　最后，利用CFD商业软件平台Fluent对新月形和D形覆冰拉索绕流流场进行研究，得到覆冰拉索的平均气动力系数，并通过数值计算得到了海南洋浦大桥最长拉索的驰振临界风速，并与风洞试验结果进行对比分析。结果表明：CFD数值模拟得到的结果在一定程度上反映了覆冰拉索的气动力特性的某些规律，能较准确的预测发生失稳的攻角区域，验证了数值模拟在一定程度上代替风洞实验的可能性。
作者：	黄韬
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	李寿英
授予学位：	硕士
授予学位单位：	湖南大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文