懸索橋橋塔尾流致塔周長(zhǎng)吊索渦激振動(dòng)研究.pdf

1、為了明確懸索橋橋塔塔周長(zhǎng)吊索振動(dòng)的機(jī)理，本文從已發(fā)生該現(xiàn)象的實(shí)際懸索橋工程中簡(jiǎn)化并提煉了分析模型，通過(guò)CFD數(shù)值模擬和風(fēng)洞試驗(yàn)兩種方法對(duì)問(wèn)題展開(kāi)研究。
　　首先運(yùn)用弦理論和有限元軟件ANSYS分析了兩座懸索橋的塔周部分吊索的一階自振特性，得到一般懸索橋塔周長(zhǎng)吊索的一階自振頻率范圍。
　　其次，通過(guò)CFD數(shù)值模擬依次對(duì)單根索股和四根索股形式的吊索自身的氣動(dòng)特性、長(zhǎng)寬比為1.4∶1的矩形截面的尾流特性、矩形塔柱對(duì)吊索的氣動(dòng)干擾進(jìn)

2、行研究，并考慮了風(fēng)向角和風(fēng)速兩種影響因素。分析結(jié)果表明，單根索股和四根索股形式的吊索在漩渦脫落特性上差別很小，塔周吊索因自身漩渦脫落而引發(fā)渦激共振的可能性很小;長(zhǎng)寬比為1.4∶1的矩形截面的斯托羅哈數(shù)隨風(fēng)向角的增加，在小風(fēng)向角時(shí)快速上升達(dá)到0.185左右，之后平穩(wěn)至75°左右風(fēng)向角時(shí)又迅速回落;雙矩形塔柱的尾流在小風(fēng)向角和大風(fēng)向角時(shí)都有可能對(duì)同側(cè)或?qū)?cè)的塔周吊索產(chǎn)生控制性影響，抑制吊索自身的漩渦脫落，支配吊索的氣動(dòng)特性。
　　最后

3、，在矩形塔柱塔周吊索節(jié)段氣彈風(fēng)洞試驗(yàn)中重現(xiàn)了塔周吊索的振動(dòng)現(xiàn)象，并測(cè)試了各風(fēng)向角下，塔柱同側(cè)和對(duì)側(cè)吊索的振動(dòng)響應(yīng)。試驗(yàn)顯示，在某些風(fēng)向角下，相應(yīng)吊索發(fā)生劇烈振動(dòng)，此時(shí)吊索響應(yīng)頻率、塔柱漩渦脫落頻率以及吊索自振頻率三者相同。這在驗(yàn)證了CFD數(shù)值模擬分析結(jié)果的同時(shí)，得出懸索橋橋塔尾流致塔周長(zhǎng)吊索振動(dòng)的發(fā)生機(jī)理:塔周長(zhǎng)吊索受塔柱尾流強(qiáng)烈的控制性干擾，在一定風(fēng)速時(shí)受到與一階自振頻率相同的、來(lái)自橋塔尾流的激勵(lì)而發(fā)生共振。此外，試驗(yàn)還表明，在大部分