基于三维气弹模型的悬索桥2类吊索尾流致振及其控制措施研究

大跨度悬索桥吊索频率低、阻尼小,极易在风荷载作用下发生大幅振动。为比较研究平行钢丝和钢丝绳2类吊索尾流致振特性的差异,以深中通道伶仃洋大桥四索股吊索为工程背景进行了系统的试验研究。首先,设计并制作了2类吊索的气弹模型,并进行了模型动力参数识别;然后,进行了2类吊索的气弹模型测振风洞试验,比较研究了风速和风攻角等参数对2类四索股吊索尾流致振的影响规律;最后,进行了多种抑振措施(包括分隔架、调谐质量阻尼器、辅助索和增加结构阻尼等)对上述2类四索股吊索风致振动的抑振效果研究。结果表明:2类吊索发生尾流致振的最不利攻角均为75°,并在多个工况下发生碰索现象,吊索主要为一阶振动,轨迹呈顺时针椭圆;相较于平行钢丝吊索,钢丝绳吊索发生尾流致振的风攻角范围更大;采用等间距3个分隔架可有效抑制吊索相对振动,在此基础上,增加辅助索措施可有效抑制吊索的整体振动。

吊装缆索气动干扰致气弹失稳研究

以吊装缆索的气动干扰致气弹失稳现象为研究背景,设计制作了考虑垂度效应以及气动外形相似的吊装缆索气弹模型。通过风洞试验,分析了缆索间距对吊装缆索气动干扰的临界失稳风速、振动频率以及运动轨迹等振动特性的影响,对比了双缆索体系和三缆索体系气动干扰致气弹失稳的差异。研究表明:当两根缆索串列布置时,下游缆索受上游缆索尾流干扰,发生了明显的尾流驰振,而上游缆索受下游缆索气动干扰不明显,气动稳定性较好,几乎不发生振动。当三根缆索串列布置时,不仅下游缆索受上游缆索尾流干扰发生气弹失稳,上游缆索也同样受下游缆索气动干扰而发生振动。双缆索与三缆索气动干扰致气弹失稳振动特性差异明显。

矩形截面高层建筑三维耦合风振响应的风洞实验研究

通过长宽比3∶1的矩形截面高层建筑三维气动弹性模型风洞试验,采用激光位移计同时测量模型中心点的顺风向、横风向位移和角点的位移,并且运用多点同步扫描技术测量气弹模型表面风压,分析了结构偏心对三维风致均方根位移响应以及对气弹模型上的动力风荷载的影响规律,为刚心、质心不重合的矩形截面高层建筑的抗风初步设计提供参考。