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斜拉桥覆冰拉索涡激振动数值模拟

2022-09-21张义昌王贵春

交通科技与经济 2022年5期
关键词:风速振动

张义昌,王贵春

(1.郑州大学 土木工程学院,郑州 450001;2.中国建筑第八工程局有限公司,上海 200135)

在寒冷的冬季,斜拉索表面会形成一层覆冰,覆冰会改变斜拉索的截面形状,从而对斜拉索的涡激振动产生重要影响。近年来,国内外学者对不同截面形状拉索的涡激振动进行了研究。

Cantwell等[1]用实验方法研究了圆柱体阻力系数与雷诺数Re的关系,指出在Re=3 900时阻力系数均值在0.88~1.08之间。Raghavan等[2]通过研究Re=2×104~6×106高雷诺数下圆柱体涡激振动,发现圆柱体的涡激振动在高、中和低雷诺数情况下差别较大。王贵春等[3]基于重叠网格法分析了斜拉索的涡激振动,指出高质量比和低质量比圆柱体涡激振动存在明显差异。

Zhu等[4]通过数值模拟研究了Re为100和200时三角形截面柱体的涡激振动,发现当风攻角为60°时,在Re=100情况下,柱体以涡激振动为主;在Re=200情况下,振动形式为涡激振动与驰振的组合。与相同条件下的圆形截面柱体相比,三角形截面柱体的振动响应更为剧烈。李小超等[5]通过数值模拟研究了圆形、方形、梯形和T字形截面柱体的涡激振动,发现圆形截面柱体振动表现为典型的涡激振动,具有明显的自限特性。其他截面柱体的振幅随流速增大而增大,除了方形截面柱体没有出现明显的漩涡脱落之外,其他截面柱体尾涡脱落均呈现 2S 模式。

Bai等[6]通过风洞试验和数值模拟方法研究了宽高比为9.05~11.96的π形截面复合桥面板的涡激振动,发现宽高比的增加会延迟涡激振动的起始风速。在扭转和横风向振动频率较低的情况下,存在横风向振动和扭转振动共存现象,而宽高比过大时,两种振动则不会同时存在。……

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