斜拉桥拉索风雨激振研究综述7600字_工学论文范文.doc

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1、斜拉桥拉索风雨激振研究综述7600字摘要：从现场观测、风洞试验、理论分析和CFD数值模拟四个方面对斜拉桥拉索风雨激振问题的研究现状进行了概括和总结，分析了已有的研究成果，对今后的研究方向提出展望，供相关研究人员参考。关键词：斜拉桥；拉索；风雨激振1.引言斜拉桥是一种由三种基本承载构件，即梁（桥面）、塔和两端分别锚固在塔和梁上的拉索共同承载的结构体系，以其结构受力性能好、跨越能力强、结构造型多姿多彩、抗震能力强及施工方法成熟等特点，而成为现代桥梁工程中发展最快、最具有竞争力的桥型之一,在桥梁工程中得到了越来越多的应用。进入二

2、十世纪90年代以来，随着计算机性能的提高、正交异性桥面板制造工艺的成熟以及施工技术的进步，斜拉桥在世界范围内得到广泛应用，其跨径已经进入以前悬索桥适用的特大跨径范围。目前，世界约建成300多座斜拉桥，作为斜拉桥建设史上里程碑的日本的多多罗大桥（主跨890米）和法国的诺曼底大桥（主跨856米）首次使斜拉桥进入特大跨度桥梁领域。我国斜拉桥建设起步较晚，但发展迅速，自1977年建成重庆云阳桥（主跨76米）以来，目前已建成各类斜拉桥200余座，包括上海杨浦大桥（主跨602米）、南京长江二桥（主跨628米）、南京长江三桥（主跨648

3、米）、香港昂船洲大桥（主跨1018米）等一批大跨度桥梁；2008年6月30LI,苏通长江大桥（主跨1088米）正式通车，成为当今世界跨径最大斜拉桥，使斜拉桥跨度突破千米大关。由于斜拉索质量、刚度和阻尼都很小，随肴斜拉桥跨度的增大，拉索振动问题的影响口益显著。在各种振动情况中，风雨激振是拉索风致振动中最强烈的一种，且风雨激振的起振条件容易满足，振幅极大，对桥梁的危害最为严重，因而关于斜拉桥拉索风雨激振的研究得到了国内外学者的广泛重视。风雨激振是指干燥气候下气动稳定的圆形截面的拉索，在风雨共同作用下，由于水线的出现，改变了拉索

4、的截面形状，使其:在气流中失去稳定性，由此发生的一神大幅振动。1984年II木学者Hikami和Shiraishi首次在Meikonishi桥上详细观察到了拉索的风雨激振现象，直径140nun的斜拉索在14m/s风速下振幅值达到275mmo1995年，美国的FredHartman桥由于斜拉索的风雨振动导致斜拉索的根部索套开裂。中国的杨浦大桥尾索在风雨共同作用下曾发生强烈振动其最大振幅超过1米，在1994年和1995年曾三次因拉索的振动而导致减振器脱落。洞庭湖大桥在2000年建成以来，发生多次较强烈的风雨激振现象。斜拉索发生

5、大幅振动的危害是显而易见的，会引起拉索的疲劳，在索锚接合处产生疲劳裂纹，破坏索的防腐系统。严重的甚至会引起拉索的失效，而任何一根拉索一旦丧失承载能力，都会引起斜拉桥整体内力的重新分布，导致斜拉桥的整体失稳和破坏，造成严重的安全事故和巨大的经济损失。2.研究现状2.1.现场实测现场观测是最早用于研究风雨激振的手段。它可以获得拉索风雨激振最准确的特征,为验证风洞试验和理论分析研究结果的其实性、可靠性提供宝贵的资料。日本学者Hikami等对日本名港西（MeikoNishi）大桥的实测。20世纪80年代，在日本建造名港西大桥的过程

6、中，发现了比较严重的风雨激振现象，Ilikami等选取了其中24根索进行实测，对该桥进行了为期5个月的现场实测，并总结出了拉索风雨激振的如下特征：拉索仅在下雨情况下才出现大的振幅；只有倾斜方向与风I"同何的拉索才会发生风雨激振；拉索风雨激振发生在一定风速范围内；拉索风雨激振的振动频率远小于涡激振动频率，而振幅则远大于拉索涡振的振幅;随着拉索长度的增加，发生风雨激振的拉索振型从低阶到高阶变化。风雨激振发生时拉索振型一般为1-4阶；拉索表面会形成水线，水线会随着拉索的振动而振荡。Main和Jone对美国FredHartman桥

7、的斜拉索风雨激振情况进行了现场监测。监测结果表明：大部分情况是处于无降雨状态，斜拉索振动幅值较小；少部分是在中等降雨情况下，斜拉索可能发生风雨激振，风速范围在4-14.5m/s之间；同时也得出一些与其他学者不一样的特征，在大雨情况下，极少数风速样木点（小于5m/s）伴随较大的加速度响应，不仅风向与中等降雨情况发生很大改变，而且其风向离散性非常大，最大差异将近180。。Zu。等进一步对FredHartman桥的其中一根斜拉索的风雨激振进行了现场监测。这根拉索直径0.194m,长度197.9m,通过现场观测得到斜拉索在2-6阶

8、模态都发生了风雨激振，其中2T阶模态的振动幅值最大，发生风雨激振的风速段主要集中在5-10m/s,同时也观测到少量10-15m/s发生风雨激振的情况。将风速换成折算风速之后，认为风雨激振是发生在高折算风速的一种涡激振动。陈政清等于2001年1月至2004年4月对岳阳洞庭湖大桥上进行了连续4年的风雨激振观