考虑雨水冲击的斜拉索风雨激振研究

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________硕硕硕士士士学学学位位位论论论文文文考虑雨水冲击的斜拉索风雨激振研究考虑雨水冲击的斜拉索风雨激振研究考虑雨水冲击的斜拉索风雨激振研究学位申请人：余维光余维光余维光学科专业：桥梁与隧道工程指导教师：李锦华副教授答辩日期：答辩日期：独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在

2、导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复

3、制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定，本论文无保密内容。本人签名____________导师签名__________日期___________摘要考虑雨水冲击的斜拉索风雨激振研究考虑雨水冲击的斜拉索风雨激振研究考虑雨水冲击的斜拉索风雨激振研究摘要摘要摘要风雨激振作为桥梁风工程的热点问题，一直备受关注，本文针对雨滴冲击作用下的斜拉索风雨激振研究所涉及到的问题进行了系统的详细讨论分析，相关研究内容与结论如下：第一，风荷载的模拟，使用时变平均风速和调制kaimal谱，数值模拟非平稳非高斯脉动风速。结果表明：模拟生成的脉动风速样本功

4、率谱具有时变特征，且瞬时功率谱和相关函数均与目标相吻合，说明模拟的脉动风速具有目标特征的非平稳特性；任意时刻脉动风速样本的概率密度函数与目标函数相互吻合，说明模拟的脉动风速具有目标特征的非高斯特性。因此，模拟的脉动风速样本不仅具有目标非平稳特征而且还具有目标非高斯特征，说明该非平稳非高斯随机过程模拟方法有效。第二，雨荷载的模拟，首先对单个雨滴进行运动分析，推导单个雨滴的冲击力，然后运用单位体积雨滴谱将单个雨滴冲击扩展到大量雨滴。结果表明：雨滴冲击荷载受风速的影响特别大，雨荷载的变化趋势基本上与风速一致，这说明雨滴冲击作用主要是由于风

5、速的拖拽造成；此外，随着降雨强度增大，雨滴冲击力的变化趋势并没有改变，但峰值增大。第三，雨滴与拉索之间相互作用，首先，比较了不同学者对风雨激振运动方程的处理，认为这些处理使原本简洁的运动方程复杂化，不利于运用；基于此，运用SIMULINK，建立子模块分别处理相对风速和相对风攻角，直接对原始方程求解能很好地解决这一问题；然后通过本文提出的运动方程求解方法，分别从两种状态进行分析，即所有雨滴与拉索均为完全弹性碰撞和所有雨滴与拉索均为完全非弹性碰撞。研究结果表明：雨滴冲击荷载与拉索本身的振动无关，可以作为独立荷载进行分析；低风速情况雨滴冲

6、击荷载的影响很小，几乎可以忽略；强风环境，随风速的增大，雨滴冲击荷载增大，且此时拉索振幅远大于无冲击荷载时振幅，冲击荷载不可忽略。第四，考虑不同环境下的拉索风雨激振分析，分别为低风速环境和强风环境，研究非稳态风和雨滴冲击对拉索风雨激振响应的影响。研究结果表明，低风速环境，在非稳态风荷载下拉索最大振幅的变化趋势不变，随着风速增大，先增大后减小；但拉索振动时程改变，其最大振幅出现在不同振动周期；此外，在一定风速范围，考虑非稳态风荷载的拉索振幅更大，且此时风速范围更大。强风环境，拉索的最大振幅值随着风速的增大而增大，且拉索振幅的变化频率远

7、大于平均风荷载。此外，雨滴冲击荷载在强风环境不可忽略，此时尽管雨滴冲击荷载并不影响拉索的整体振动规律，但导致拉索振幅远远大于无冲击拉索振幅。I摘要关键词：斜拉索，非平稳非高斯风荷载，雨滴运动分析，雨滴冲击力，相互作用，处理方法，最大振幅IIAbstractRESEARCHONRAIN-WIND-INDUCEDVIBRATIONCONSIDERINGRAINDROPSIMPACTABSTRACTAsahotissueofbridgewindengineering,rain-wind-inducedvibrationhasdrawnmu

8、chattention.Thisarticlesystematicallydiscussesandanalyzestheproblemsinvolvedintheresearchonrain-wind-inducedvibration