考虑模态更新的断索作用下斜拉桥动力响应分析方法

为了考虑斜拉桥拉索断索全过程特征和桥梁结构模态时变特性的影响,反映断索事故中斜拉桥结构动力响应的全过程特征,提出一种考虑断索过程模型和结构模态信息更新的突发断索作用下斜拉桥动力响应分析方法,利用数值模拟主要开展了依托斜拉桥桥例分析典型断索场景下桥梁的动力行为特征和研究断索持时对桥梁动力响应特征的影响规律的工作。结果表明:考虑断索过程特征的模态更新方法较不考虑的情况桥梁结构动力响应峰值增幅近10%,同时整体响应也出现略滞后现象;当不同部位单根主塔拉索断裂时,总结得到了全桥主梁结构动力响应较大类型及峰值位置;发现当断索持时大于结构基本周期时,结构动力放大系数变化较小且幅值接近于1.0;当断索持时为0.01~1.0倍结构基本周期时,随着持时缩短结构响应的动力放大系数变大直至峰值。研究结果可为同类桥型考虑突发断索的设计和事后结构评定提供借鉴和参考。     

斜拉桥斜拉索风雨振时索表面水线摆动作用及规律的试验研究

斜拉索表面水线的周向摆动被认为是激发索发生风雨振的重要因素。有水线的索的气动力可以认为是索本身的气动力和水线摆动产生的气动力的组合。在风洞中,通过竖向强制振动试验,测试索的气动力并算得气动导数H1*和H4*。为了模拟水线的摆动,对贴有水线的索施行两端同向强制扭转振动试验,测试振动中的气动力。通过分析水线的摆动对索竖向振动阻尼的贡献,表明水线的摆动既能促使索变得气动不稳定,也可以促使索变得气动稳定,这主要取决于水线摆动与索振动之间的位相差。同时,通过在风洞中模拟人工降雨并对水线进行跟踪观测,发现水线沿索轴向分布及摆动不均一,指出掌握风雨振时水线的各个参数对分析和理解该振动具有重要意义。     

斜拉索表面水线多相复杂摆动对索气动稳定性的影响

风雨环境中斜拉索表面形成的水线及其周向摆动在索的风雨振中起着关键的作用。实桥的斜拉索表面形成的水线位置沿索轴向有可能不均一,各部分水线的摆动可能存在位相差。该文通过振动分析得到水线摆动对索振动阻尼贡献的关系式,利用风洞试验测试了索的气动力并算得颤振导数,按水线位置分布均一和不均一,将水线分别简化为一段直线模型和两段位置不同的直线模型,分析了均一水线摆动和不同位相差的两段直线形水线摆动对索振动的影响,结果表明:单一水线摆动是否促使索变得气动不稳定,取决于水线摆动与索振动之间的位相差;不均一水线摆动时,两水线的位相差越小,摆动的效果越明显,位相差越接近180°,两水线摆动效果越趋向于相互抵消,此时水线的作用主要由水线摆动范围的中心位置决定。     

水线-雷诺数效应-斜拉索振动关系的试验研究

通过对不同位置粘贴有水线的斜拉索模型进行测力和测振风洞试验,分析了不同雷诺数下的阻力系数、升力系数和振幅等参数,研究了水线影响雷诺数效应及通过影响雷诺数效应导致振动的机理,研究结果表明:水线能影响力系数随雷诺数的变化规律,力系数的大小和变化规律与振动有着十分密切的关系;在较低的水线位置,随着雷诺数的上升,伴随着阻力系数的减小,升力系数大幅增大,发生类似临界雷诺数的效应,力系数随水线位置的变化规律导致驰振系数为负,在这种情况下发生大幅振动,用临界雷诺数效应和驰振均可解释;在较高的雷诺数下,伴随着阻力系数的减小,升力系数大幅变化,每个水线位置都发生了不同程度的振动,该振动的机理可能与临界雷诺数效应导致的振动机理类似。     

缠绕螺旋线的斜拉桥斜拉索平均气动阻力特性的试验研究

通过天平测力风洞试验,在雷诺数为13×104~43×104范围内,对直径为120mm的光滑斜拉索模型和25种螺旋线斜拉索模型进行测力试验,得到了各个工况下阻力系数随雷诺数的变化规律,分析了螺旋线直径、缠绕间距对阻力系数的影响|将气动力系数按照亚临界、临界和超临界雷诺数区域进行分区,得到了各个区域内阻力系数的数值或者拟合公式|结果表明：缠绕螺旋线能减弱雷诺数效应|针对螺旋线直径相同缠绕间距不同的情况,在超临界雷诺数区阻力系数随缠绕间距的增大呈单调减小的趋势|针对缠绕间距相同螺旋线直径不同的情况,在超临界区阻力系数随螺旋线直径的增大呈单调增大的趋势|在具有抑振效果的螺旋线参数组合中,选择使得气动阻力最小的参数,可达到优化设计的目的。