斜拉索雨振及其制振措施研究

论文摘要

斜拉索是斜拉桥的主要受力构件之一,由于其质量小、刚度小和阻尼小等特点,在外界因素的激励下极易发生多种形式的有害振动。而且随着现代斜拉桥跨度的不断增大,拉索的振动问题也日益突出。其中,斜拉索雨振因为振幅大、发振风速低而引起了国内外桥梁工程界的普遍重视。因此风-雨联合作用下具有特定姿态角的拉索产生的雨振是本文研究的重点。斜拉索的雨振是20世纪80年代才发现的一种新的风致振动现象。目前对该现象的发振机理尚未做出定论。本文深入分析了现有的几种发振机理,阐明了各种可能机理的理论依据及优缺点。同时,还简要阐述斜拉索雨振的特点及其影响因素。在模拟人工降雨条件下,对鄂东长江公路大桥拟采用的三种直径的钢绞线索（235mm、260mm、280mm）和一种平行钢丝索（139mm）进行了雨振和气动制振措施的风洞试验,系统地研究了风速、风向角等多种参数对斜拉索雨振特性的影响,还进行了在拉索表面缠绕螺旋肋条来破坏水路形成从而控制拉索雨振的研究,为深入研究斜拉桥拉索雨振机理和雨振的控制提供了有益的资料。本文还给出了抑制各类斜拉索雨振常用的结构及气动措施,比较了各种措施的优劣性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 斜拉索风-雨振动的研究现状
• 1.3 本文所做的工作
• 第2章 斜拉索雨振特征及发振机理
• 2.1 引言
• 2.2 斜拉索雨振的振动特性
• 2.2.1 实桥和风洞试验观测到的雨振特性
• 2.2.2 斜拉索雨振与涡激振比较
• 2.2.3 斜拉索雨振与驰振比较
• 2.3 雨振的二自由度驰振理论
• 2.3.1 雨振模型截面的确定
• 2.3.2 雨振二自由理论的建立
• 2.3.3 二自由度模型的振动频率和气动阻尼分析
• 2.4 雨振的二次流理论
• 2.4.1 斜置圆柱体的气动性能
• 2.4.2 斜拉索的轴向二次流
• 2.4.3 斜置圆柱体气动不稳定的机理
• 2.5 雨振的速度限定响应机理
• 2.5.1 速度限定响应在实桥雨振中的表现
• 2.5.2 一定风速作用下上水路的形成
• 2.5.3 弹性支撑的斜置圆柱体后的旋涡脱落
• 第3章 节段模型风洞试验研究
• 3.1 概述
• 3.2 模型试验的相似准则
• 3.2.1 流场中常用的相似准则
• 3.2.2 斜拉索节段模型试验中相似准则的选取
• 3.3 斜拉索雨振的节段模型风洞试验研究
• 3.3.1 节段模型设计及试验设备
• 3.3.2 模型试验参数及试验方法
• 3.3.3 来流偏角对裸索风雨振动的影响
• 3.3.4 附加阻尼对裸索风雨振动的影响
• 3.3.5 附设螺旋线肋条对裸索雨振的影响
• 3.4 斜拉索的阻力系数试验
• 3.4.1 模型设计及试验设备
• 3.4.2 试验内容和方法
• 3.4.3 试验结果及讨论
• 第4章 斜拉索雨振的制振措施
• 4.1 引言
• 4.2 斜拉索雨振的结构制振措施
• 4.2.1 临时制振措施
• 4.2.2 永久制振措施
• 4.2.3 采用阻尼减振器的制振措施
• 4.3 斜拉索雨振的气动制振措施
• 4.3.1 采用多边形剖面的斜拉索
• 4.3.2 斜拉索表面沿轴向开凹槽
• 4.3.3 在斜拉索表面缠绕带状物
• 4.3.4 对斜拉索进行表面处理
• 4.3.5 气动减振措施的工艺性比较
• 4.4 斜拉索雨振制振措施的实例
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文