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1、第30卷第5期同 济 大 学 学 报Vol.30No.52002年5月JOURNALOFTONGJIUNIVERSITYMay2002斜拉桥拉索风雨激振的理论分析1231黄 麟,郭志明,王国砚,顾 明(1.同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海 200092;2.南京长江第二大桥管理局,江苏南京 210000;3.同济大学工程力学与技术系,上海 200092)摘要:讨论了风雨激振产生和发展的机理.通过建立拉索风雨激振的运动方程,运用数值计算讨论了风雨激振中有关空气密度、阻力、风速、水线平衡位置、拉索与水线固有频率、水线质量和粘附力的
2、7个量纲为1的参数对系统运动中的作用,然后作了运动的水线和固定的水线两种情况下拉索振幅的比较,最后将计算结果与Hikami所做的风洞试验结果作分析比较.关键词:风雨激振;拉索;水线;振幅;数值计算中图分类号:U448.27;TU311.3文献标识码:A文章编号:0253-374X(2002)05-0569-04TheoreticalAnalysisofRain-wind-inducedVibrationofCablesofCable-stayedBridges1231HUANGLin,GUOZhi-ming,WANGGuo-yan,G
3、UMing(1.StateKeyLaboratoryforDisasterinCivilEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092,China;2.ManagementoftheSecondBridgeofNanjing,Nanjing210000,China;3.DepartmentofEngineeringMechanicsandTechnology,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)Abstract:Thispaperaimstoexplain
4、thefundamentalinducementandgrowthmechanismofrain-windin2ducedvibrationofcableincable-stayedbridges.Startingfromstrictformulation,sevenparametersofmotionequationconcerningairdensity,damping,windspeed,balancepositionofrivulet,frequencyofrivuletandca2ble,massofrivuletandco
5、hesionarefirstdiscussedthroughnumericalcomputation.Comparisonofcomputa2tionalresultswithHikami’swindtunneltestarethendone.Keywords:rain-wind-inducedvibration;cable;rivulet;amplitude;numericalcomputation 斜拉桥是200～800m跨径范围内最具竞争力的桥梁结构形式之一,世界上许多斜拉桥已成为当地的景观和交通咽喉.作为斜拉桥主要受力构件的
6、拉索由于质量小、刚度小、阻尼小,在风或支承端运动的作用下易产生强烈的横向振动.拉索的振动不仅会给行人带来不舒适感,同时它也会使拉索产生疲劳,破坏拉索的防腐系统,严重地影响拉索的寿命.国内外已有数座斜拉桥自建成以来更换了全部拉索,造成了极大[2]的经济损失,也给大桥正常的运营造成了不良影响.在拉索的风致振动中,风雨激振是最强烈的一种.风雨激振这一现象是日本学者Hikami于1986年在[1]Meikonishi桥上首先发现的.其后在欧洲、日本和我国等多个地区和国家的斜拉桥上都观察到了这一现[2]象.在干燥的气候条件下气动稳定的圆形截面的
7、拉索,在雨和风的共同作用下,由于水线的出现,它变[1]-1得不再稳定.产生风雨激振的风速范围约为6～18m·s;振动几乎都发生在索面内;振动的峰值可高[3,4]达100cm以上;索振频率在0.6～3.0Hz之间;水线的振动频率与索的频率基本相同,方向相反.收稿日期:2001-11-10基金项目:国家自然科学基金资助项目(50178049)作者简介:黄 麟(1974-),男,四川成都人,硕士生.©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.570同 济 大
8、学 学 报第30卷 研究风雨激振所涉及的对象包括固、液、气三态的物质.影响因素很多,而振动对各因素的改变又十分敏感,这给研究带来了许多困难.世界上许多学者对风雨激振做了大量的研究.Hikami通过对Meikonishi桥
