浅析带水路斜拉索气动特性的cfd模拟研究

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1、第37卷第5期四川建筑科学研究SichuanBuildingScience1612011年10月带水路斜拉索气动特性的CFD模拟研究李永乐，安伟胜，赵彤，王妍(西南交通大学桥梁工程系，l~Jll成都610031)摘要：雨中斜拉桥拉索表面的水滴容易在风的吹拂下形成水线，而索面上侧水路显著改变了斜拉索的气动特性，是斜拉索发生雨振的主要原因。基于计算机流体动力学方法，针对索面水路大小、水路在索面附着位置的不同，对斜拉索气动特性的影响进行了数值模拟研究。研究结果表明，当索面附着水路与风向成70。~90。夹角时

2、，最容易引发斜拉索的风雨激振。关键词：斜拉索；CFD；数值模拟；气动特性中图分类号：U44文献标识码：A文章编号：1008—1933(2011)05—161—03SimulationofaerodynamiccharacteristicsofcableswithrivuletbyCFDLIYongle，ANWeisheng，ZHAOTong，WANGYan(DepartmentofBridgeEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，C

3、hina)Abstract：Intherain，thedropsonthecablesofthecable—stayedbridgescaneasilyformedintorivuletsundertheblowingofthewind．Therivuletontheuppersidewillsignificantlychangetheaerodynamiccharacteristicsofcables，anditisthemainfactorwhichcausesthevibrationofthec

4、ables．Basedonthecomputerfluiddynamics，someresearchwasmadeonnumericalsimulationoftheafectsofthesizeandpositionoftherivuletontheaerodynamiccharacteristicsofcables．Theresultsshowthatwhiletheanglesbetweensthewinddirectionandtherivuletintherangeof70。～9O。wi11

5、mostlycausethewind．rain．inducedvibrationofthecables．Keywords：cable；wind—rain-inducedvibration；CFD；aerodynamiccharacteristicsMeiko—Nishi桥、法国的Brotonne大桥以及美国的0前言Burlington大桥和Hartman大桥等都相继观测到了随着世界各国各地区经济文化的发展交流与融类似振动。在我国的杨浦大桥、武汉长江二桥、洞庭合，地区间、国家间的交通需求在不断增长，桥梁

6、工湖大桥及香港汲水门大桥等亦观测到了雨振现程的建设需求开始向着更大跨度发展l】J。斜拉桥象-2J。以上众多观测资料记录到的斜拉索风雨激作为大跨桥梁的主要桥型之一，伴随我国主跨1088振的振幅高达60cm，严重影响了桥梁的安全性能。m苏通大桥建设的成功，也有了突破性的进展。而许多学者通过现场观测和风洞试验，对斜拉索斜拉桥跨径不断增大带来的抗风问题变得愈加突雨振现象进行了大量研究。研究结果表明，风雨作出，尤其是斜拉索的风雨激振问题越来越受到桥梁用下斜拉索表面上形成的上水路，在一定程度上改建设者们的关注。斜

7、拉索作为斜拉桥的主要承载构变了斜拉索的气动特性，改变了气流扰流斜拉索的件之一，在斜拉桥使用中发挥着不可替代的作用，其形态，是引起雨振的主要原因。由于风洞试验要投建造费用也要占到斜拉桥总造价的30％左右。而人大量的时间、人力和物力，风雨激振重现也比较困在风雨共同作用下，斜拉索表面的水滴易在风的吹难，一些专家学者也曾利用CFD技术对斜拉索风雨拂下形成具有一定高度的水路，水路改变了斜拉索激振机理进行了研究J，但研究对象仅限于几个特的气动杼陛，在脉动风的激励下很容易发生共振现征工况，具有一定的随机性，有待进一

8、步讨论。象。自1974德国汉堡Koehlbrand桥上观测到风雨本文利用CFD技术对光圆斜拉索及带有不同中斜拉索的大振幅振动引起了人们注意后，日本的形式水线斜拉索的气动力进行了计算分析，针对水线的大小、水线在索面形成位置的不同等因素进行了细化计算分析，并对各种工况下斜拉索气动特性收稿日期：2010-07-20的影响做了对比研究。作者简介：李永乐(1972一)，男，河南洛阳人，博士，教授，博士生导师，主要从事大跨桥梁风致振动及车桥耦合振动等动力行为研究。基