两种典型覆冰斜拉索气动特性及驰振分析
斜拉桥拉索覆冰型式研究
斜拉桥拉索覆冰型式研究摘要：在高原冻雨地带，以及一些寒冷气候区域修建大跨径索桥时，桥上会结冰。
覆冰物改变索桥的拉索的截面形状，形成不稳定的气动外形，引发桥梁的风致振动，威胁大跨索桥的安全。
因此，对覆冰索桥抗风特性的研究非常必要。
本文对斜拉索的覆冰型式进行研究，查阅国内外覆冰研究的相关文献资料，了解覆冰现象的研究现状；以哇加滩大桥为实例做结冰试验，采集、分析数据；总结出拉索三种主要的结冰型式：A型覆冰；B型覆冰；C型覆冰。
关键词：覆冰，气动力，三分力系数，数值模拟1 研究背景及意义风致振动是威胁大跨径索桥安全的重要因素：在冰冻气候下，覆冰物改变拉索的截面形状，形成不稳定的气动外形，引发桥梁的颤振，涡振，抖振和驰振等风致振动。
这些风致振动如不加以研究，并采取有效的抑振措施，会严重威胁桥梁的安全，因此对覆冰索桥的气动力特性，以及由此可能引发的风致振动进行研究非常必要。
2 国内外研究现状及发展趋势目前覆冰型式的研究主要集中于输电线路导线的覆冰现象，桥梁方面鲜有研究，已有研究者对斜拉桥拉索的驰振特性进行研究，拉索覆冰研究文献相对较少。
但拉索的外形和导线相似，所以拉索的研究也可以借鉴导线覆冰的一些成果。
导线结冰分类：1.按冰的表现特性分类：雨淞、雾淞、混合淞、积雪。
2.按冰的形式机理分类：降水覆冰、云中覆冰、升华覆冰。
3.按冰在导线表面的增长过程分类：干增长覆冰过程、湿增长覆冰过程。
4.按冰在导线上的横截面形状分类：圆形或椭圆形覆冰、新月形、扇形、D形。
3.斜拉索覆冰型式的试验研究3.1 试验背景为了解斜拉索的常见覆冰型式，以青海哇加滩大桥为实例，进行本次斜拉索结冰试验。
试验需要统计出各种覆冰型式的几何特征尺寸，然后总结出几种常见的分类及其几何特征，为桥梁的抗风性能研究提供必要的参数。
3.2 试验模型和试验工况拉索的表面材料特性对结冰特性有较大的影响，试验选材为和拉索表面材料同性质的PE管材，表面较为光滑洁净，用简易的支架支撑起来，拉索试验模型为1:1的节段模型，模型照片如图2.1所示。
两种特殊构造斜拉索的索力测试方法研究的开题报告
两种特殊构造斜拉索的索力测试方法研究的开题报告一、研究背景和意义斜拉索是一种广泛应用于桥梁、建筑、塔架等领域的结构元件，其主要作用是在承担外部荷载时将荷载引向支撑点，从而实现结构的稳定性。
在斜拉索的设计和施工过程中，合理预测和掌握斜拉索的内力状态是非常重要的。
目前，确定斜拉索内力状态的主要方法是通过静力学计算和现场测试两种方式。
对于斜拉索的静力学分析计算，焦点在于准确确定斜拉索的几何形状和外荷载，从而计算出各分段的张力大小。
然而，在斜拉索施工过程中及使用过程中，外界环境、施工方法等因素均会对斜拉索产生不同程度的影响，导致该方法可能存在一定误差。
现场测试是一种直接测量斜拉索内力状态的方法，对于斜拉索的质量控制、安全评估等方面具有较大的实际应用价值。
然而，目前常见的斜拉索测试方法（如静力损失法、Invar气温法、静力对比法等）均存在一定的局限性，如需要旁路索、依赖气温变化等。
因此，本文拟就两种特殊构造斜拉索的测试方法开展深入研究，以提高斜拉索内力测试的准确性和可靠性。
二、研究内容和方法1.研究内容本研究以两种特殊构造斜拉索为对象，分别是：（1）自锚固斜拉索：自锚固斜拉索是指当斜拉索的一端无法固定时，在另一端采用自锚固方式代替。
传统测试方法等需要钢索旁路，而自锚固斜拉索无法进行旁路，因此，针对该斜拉索测试方法的研究具有一定的实际意义。
（2）异形节段斜拉索：异形节段斜拉索是指在斜拉索中引入多个异形节段（如膨胀节等），以适应斜拉索受力状态的变化。
由于该类型斜拉索具有不规则性，传统测试方法存在一定局限性，因此，对其测试方法的研究具有一定的现实意义。
2.研究方法本研究将采用以下方法：（1）理论分析：针对自锚固斜拉索和异形节段斜拉索的结构特点和测试难点，分别进行理论分析和建模，并进行数值模拟，以探究可能影响测试准确度的因素。
（2）试验验证：基于实际自锚固斜拉索和异形节段斜拉索的工程项目，采用新开发的测试方法进行内力测试，并将测试结果与传统测试方法进行比对和验证。
斜拉索-辅助索系统动力特性和减振研究PPT1
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Dcabletie Dmax
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Etie Atie Ecable Acable
索网结构的无阻尼模态分析 ——辅助索刚度的影响
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采用刚性辅助索的索网结 构低阶频率提高效果较为 明显，而柔性辅助索相对 来说对索网结构的低阶频 率提高较小。而在索网结 构的某些高阶模态处，采 用刚性辅助索的索网结构 的频率与采用柔性辅助索 的索网结构的频率大致相 等
斜拉桥跨度的纪录也在不断的被打破。我国的苏通长江公路大
桥的主跨已达1088米，是世界最大跨度斜拉桥。
斜拉索减震的研究背景
斜拉索的振动问题
随着斜拉桥跨度的不断增大，斜拉索变得越来越长。作为
斜拉桥主要承重构件的斜拉索，其柔性大、内阻尼低、固有频 率分布广，极易在风、风雨和支承端的梁塔位移作用下发生振 动。斜拉索的主要振动类型可分为两类:一类为风或风雨共同 作用引起的斜拉索振动，另一类为斜拉索支承端在梁塔位移作
lxz ( x1 x2 ) 2 ( z1 z2 ) 2
拉索倾角θ为:
arctan(
ly lxz
)
斜拉索的弦长为:
lc (lxz )2 (l y )2
索网结构几何非线性静力平衡位置的精确建模 ——斜拉索的精确建模
斜拉索的竖向平衡微分方程为：
d2y dy H 2 mg 1 (tan )2 dx dx
l x x1 xz (k 1) 如果n表示斜拉索的分段数目，k=l…n+1表示斜 n 拉索节点编号，那么斜拉索每一节点的坐标可 y y 1 mg sec x(l x) x tan 1 xz 以表示为： 2 H
相应地，每一段斜拉索单元的初应变可以表达为：
覆冰斜拉索气动力的试验与数值研究
覆冰斜拉索气动力的试验与数值研究作者：李寿英黄韬叶继红来源：《湖南大学学报·自然科学版》2012年第08期摘要：斜拉桥拉索表面形成的覆冰可能会使斜拉索发生不稳定的驰振振动.首先，制作了6种覆冰截面的拉索模型，几何缩尺比为1∶1；然后，进行了静力天平测力风洞试验，得到了6种覆冰截面的平均升力系数和平均阻力系数，并给出了驰振力系数；最后，采用Fluent软件模拟了2种覆冰截面的绕流情况，并给出了平均升力系数.结果表明：上述6种覆冰截面的驰振力系数均远小于零，存在发生驰振的可能性；CFD模拟得到的平均升力系数与试验结果吻合较好.关键词：拉索；覆冰；气动力；风洞试验；CFD模拟中图分类号：U448.27 文献标识码：AExperimental and Numerical Investigations of the长细结构的覆冰会改变结构的气动外形，从而导致各种类型的风致振动，最为典型的就是驰振振动.驰振是由于平均升力系数突降产生的气动负阻尼引起的一种横风向风致振动，属于发散性振动，对结构破坏性很大［1］.迄今为止，很多研究者对覆冰输电线的驰振进行了研究.1932年，Den Hartog提出了横风向驰振的临界判别公式，认为气动负阻尼是驰振的关键原因［1］.Nigol和Buchan［2］在1981年提出了扭转驰振机理.Yu等［3］提出了偏心惯性耦合失稳理论，认为覆冰导线同时发生水平、竖向和扭转3个方向的运动.马文勇等［4］推导了任意风向作用下覆冰导线在任意振动方向的单自由度驰振判别式，从理论上证明了顺风向发生驰振的可能性.李万平［5］研究了覆冰导线群的动态气动力特性.白海峰等［6］研究了分裂式导线的横风向驰振响应.另外，斜拉索表面也可能会形成覆冰并发生驰振，但对其研究还很少.与输电线相比，斜拉索的单位长度质量、直径要大，其动力特性也有较大的差异；更为重要的是，斜拉索与水平方向成较大的夹角(一般大于30°)，其风攻角可为0°～360°，较易满足驰振的起振条件.为此，本文进行了3种冰型、6个工况的静力天平测力风洞试验，并对其中2种工况进行了CFD数值模拟，得到了典型覆冰拉索截面的气动力特性，给出了Den Hartog驰振力系数，为进一步的驰振稳定性研究提供了气动力数据.1 试验概况1.1 试验设备及仪器覆冰拉索测力风洞试验在湖南大学HD2风洞实验室的高速试验段进行，试验段尺寸为2.5 m高×3.0 m宽×17 m长.六分量静力测力天平的精度为0.2%，其量程范围见表1，其中Y轴为竖直方向，X和Z轴为水平方向.经初步估算，本次试验各个方向的荷载值均远小于量程值.拉索模型直径120 mm,长600 mm，模型比例为1∶1.参考已有的文献，选用3种类型的冰型［7-9］：新月形(含薄膜形)、扇形和D形.薄膜形(模型编号C1)覆冰最大冰厚为10 mm，另外2种新月形覆冰最大冰厚分别为50 mm(模型编号C2)和80 mm(模型编号C3)；扇形截面的厚度为50 mm(模型编号S1)；有光滑段D形截面粗糙段最大厚度为30 mm，光滑段厚度为10 mm(模型编号D1)，无光滑段D形截面最大厚度为55 mm(模型编号D2).模型的材料应尽量轻，与天平的连接应尽量牢固，以提高模型的固有频率，并减小模型共振而增加的附加惯性力.覆冰拉索模型采用泡沫内芯外包泡桐木板的方法制作，模型总质量为200～300 g.为减小模型上端部的三维绕流效应，在拉索模型的顶部设置导流板，导流板由与风洞顶部连接的钢管固定，并与拉索模型保持5 mm间距.导流板由有机玻璃制作，直径30 cm、厚度1 cm，边缘上部倒角.覆冰拉索模型的底部为铝板，通过螺丝与六分量测力天平连接，天平固定在风洞的转盘上，通过转盘的转动来调节风攻角.1.3 试验风场及试验工况风洞试验在均匀流场中进行，试验风速为12 m/s.由于所选择的覆冰拉索截面均为单轴对称截面，因此仅需进行0°～180°风向角的三分力测量即可.定义来流平行于对称轴线且覆冰迎风时为0°风攻角，并按逆时针方向增加(3)式中：α为风攻角.2 试验结果2.1 平均升力与阻力系数新月形覆冰拉索的平均阻力系数和平均升力系数曲线见图6.图6(a)中C1模型的平均阻力系数随风攻角变化不大，仅在40°左右有突升，最大平均阻力系数接近0.6，与经典结果相比偏小，有2个方面的原因：1)靠近风洞底板边界层的影响；2)雷诺数在临界雷诺数附近.C1模型的平均升力系数在α=0°～40°攻角范围内，随攻角α增大，平均升力系数从-0.05左右上升到0.5左右；在α=40°处平均升力系数有一个突降，从0.5减小到0.0左右；在40°～180°，平均升力系数随攻角α变化有小幅度的波动，在70°和150°有较小的正峰值，180°攻角处系数值约为0.图6(b)(c)中C2和C3模型的平均阻力系数曲线呈两端低中间丘状突起，且均在10°时达到最小值，约为0.3，在90°左右达到最大值，分别为0.8和1.0，这是因为C2和C3冰型在α=0°和180°时的迎风截面最小，而在α=90°时迎风截面最大.C2和C3模型的平均升力系数均在α=20°之前急速上升并在20°左右出现最大值，分别为0.9和1.1，之后曲线相对较平缓，在40°左右出现大斜率的突降，平均升力系数降幅约为0.6～0.7，之后缓慢下降，并分别在α=130°和140°左右达到最小值，约为-0.2，之后曲线开始上升，在150°～160°之间有小的正峰值，在175°左右出现一个较大的正峰值，约0.7，之后大幅度下降，在180°系数值为0.综合图6(a)(b)(c)可看出，3种不同冰厚的新月形覆冰气动力系数变化趋势类似，覆冰越厚，其阻力系数变化幅度越大.升力系数值在0°和180°攻角处均接近0，但覆冰越厚，变化幅度越大，C1，C2和C3模型的升力系数最大值依次递增，且均在40°左右出现大幅下降，而C2和C3模型在175°左右出现正峰值后又有大幅突降.给出了扇形覆冰拉索模型的平均阻力系数和平均升力系数随风攻角的变化曲线.从图7中可以看出，扇形覆冰拉索的平均阻力系数曲线呈两端高中间凹的形状，在0°和150°左右出现最大值，约1.0，在50°～120°之间数值相对较低，约0.6.扇形覆冰拉索模型的平均升力系数曲线呈两端低中间高的形状，在α=0°～36°攻角内，系数值约为0，变化不大，之后曲线开始下降，在α=40°左右有一个小的负峰值约为-0.3，在86°左右出现正峰值约为0.9，随后出现一个向下的尖峰，平均升力系数值降到0.5左右，再次上升后开始较为均匀地下降，在160°出现负峰值，约为-0.6，在180°升力系数上升至0.给出了D形覆冰拉索模型的平均阻力系数和平均升力系数随风向角的变化规律.从图8(a)(b)中可以看出，D形截面覆冰拉索截面的平均气动力系数与扇形截面类似.D形截面的平均阻力系数曲线变化幅度较扇形截面小，平均升力系数曲线形状为“W”形，在α=0°和α=180°时平均升力系数值接近-0.1，在α=90°左右出现正峰值，D1和D2模型平均升力系数最大值分别为0.5和0.7.D1模型分别以α=20°和α=170°为中心出现2个负峰值，平均升力系数分别为-0.8和-0.7；D2模型分别以α4 结论采用风洞试验和CFD模拟方法，研究了6种覆冰截面的气动力特性，得到如下结论：1)新月形、扇形和D形截面的平均升力系数均有突降区域，最小驰振力系数均小于-10，存在发生驰振的可能性. 2)数值模拟所得的气动力系数与风洞试验结果有一定的差异，但总体变化趋势是一致的.参考文献［1］ DEN HARTOG J P. Transmission line vibration due to sleet ［J］. Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, 1932, 51: 1074-1077.［2］ NIGOL O, BUCHAN P G. Conductor galloping—Part Ⅱ:torsional mechanism［J］. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, 1981, 100(2): 708-720.［3］ YU P A, SHAH H, POPPLEWELL N. Inertially coupled galloping of iced conductors ［J］. Journal of Applied Mechanics, 1992, 59: 140-145.［4］马文勇，顾明，全涌，等. 覆冰导线任意方向驰振分析方法［J］.同济大学学报：自然科学版，2010, 38(1): 130-134.MA Wen yong, GU Ming,QUAN Yong,et al.Analysis method of galloping in arbitrary directions of iced conductors ［J］. Journal of Tongji University: Natural Science, 2010, 38(1): 130-134. (In Chinese)［5］李万平. 覆冰导线群的动态气动力特性［J］.空气动力学学报，2000, 18(4): 413-420.LI Wan ping. Dynamic aerodynamic characteristics of the galloping of bundled iced power transmission lines［J］. Acta Aerodynamical Sinica, 2000, 18(4): 413-420. (In Chinese)［6］白海峰，李宏男. 分裂式覆冰导线横风向驰振响应研究［J］. 振动工程学报，2008, 21(3): 298-303.BAI Hai feng, LI Hong nan. Crosswind induced galloping of iced bundle conductors ［J］. Journal of Vibration Engineering, 2008, 21(3): 298-303. (In Chinese)［7］顾明，马文勇，全涌，等. 两种典型覆冰导线气动力特性及稳定性分析［J］. 同济大学学报：自然科学版，2009, 37(10): 1328-1332.GU Ming, MA Wen yong, QUAN Yong,et al.Aerodynamic force characteristics and stabilities of two typical iced conductors ［J］. Journal of Tongji University: Natural Science, 2009, 37(10): 1328-1332. (In Chinese)［8］ DYKE P V, LANEILLE A. Galloping of a single conductor covered with a D section on a high voltage overhead test line ［J］. Journal of Wind Engineering and IndustrialDynamics,2008,96:1141-1151.［9］李万平，杨新祥，张立志. 覆冰导线群的静气动力特性［J］. 空气动力学学报，1995, 13(4): 427-435.。
覆冰拉线直流输电塔驰振结构动力特性分析
国内外关 于 输 电线路 的驰 振研 究都 集 中在 导线 和塔 结 构 的独 立研 究 ， 涉 及 拉线 与 塔 结构 的塔 线 未 体系 ¨ 。为此 本文 首先 分析 拉线 直 流塔 产生驰 振 的 原 因 ， 而 建 立 覆冰 拉 线 驰振 数 学 模 型 和直 流 输 继 电塔 结构 振动 数 学模 型 ， 后通 过 算例研 究 拉线 覆冰 直流 塔驰 振动力 特 性 。 最
４ ２
东北 电力大学学报
第３ １卷
』ｏ ）＝ ・ ｃ（） Ｆ（ ｏ ｐ 。 ， ５；
ｔ Ｌ Ｏ）＝０ ５ ｖＢ Ｌ ０ ， Ｆ （ｔ ．ｐ２ Ｃ （ｃ ｒ ）
（） １
在 Ｙ方 向这些 力 的投影 合力 为 ：
Ｆ （［ ＝一Ｆ （ ｓｎ ０ ） Ｄ ） ｉａ—Ｆ （ ［Ｃ Ｓｔ — ｖＢ （ｃ ， ￡ ０） ＯＯ ＝ ２ Ｃ ０ ） （） ２
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１ 驰 振 判别 依 据
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如 图 １ 风来 流相 对于 结构 的攻 角 为 ， ， 由于阻 因此阻力和升力分 别 表示 为 ：
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收稿 日期 ： ０ ｌ— ８—１ ２１ Ｏ ８ 图 ｌ 驰振判别示意图 作者简介 ： 祝 贺 （９ ８一） 男 ， １７ ， 黑龙江省讷河市人 ， 东北 电力大学建筑工程学院讲师 ， 博士 ， 主要研究 方向 ： 电网防灾减灾
式 中： ＝Ｖ Ｏ（ ， （ ｒ ￥ ） Ｃ ）＝一［ Ｌ Ｃ Ｃ（ ）＋ｃ （ ｔ ａ ｓｃ ． Ｄ ） ｎ ］ｅａ ａ 单 自由度 系统 的运 动微 分方 程 为 ： ｍ ＋ ＋ｋ ＝Ｆ （ｔ ， ｙ ｙＯ ）
将 Ｆ（ ｙ ）在 ０ ＝０附近展 开 ， ： ｃ 有
风载作用下扇形覆冰斜拉索的疲劳损伤研究
风载作用下扇形覆冰斜拉索的疲劳损伤研究连世豪;罗素珍;李旭阳【摘要】在寒冷环境中,斜拉索易产生覆冰,覆冰将使得斜拉索的重心与轴线不重合,变成不稳定的气动外形.在大风的作用下,容易产生驰振失稳,驰振是一种低频大幅振动,会严重影响斜拉索的安全.因此,该文将选取一种典型的斜拉索覆冰冰型-扇形对斜拉索的覆冰驰振稳定性进行研究.该文主要根据Den Hartog驰振理论,采用FLUENT模拟软件监测斜拉索的升力及阻力时程曲线,计算得到平均升阻力系数及驰振力系数,根据驰振力是否小于0来判断斜拉索是否发生驰振失稳,并通过工程实例计算覆冰斜拉索的驰振临界风速.结果表明:扇形覆冰斜拉索存在小于0的风攻角区域且对应的驰振临界风速较小,说明斜拉索在此覆冰条件下易产生覆冰驰振.对比风洞试验和二维模拟数据,发现三维模拟得到的覆冰斜拉索气动力系数更接近于实验值.【期刊名称】《建材世界》【年(卷),期】2017(038)004【总页数】8页(P113-120)【关键词】覆冰;斜拉索;驰振系数;临界风速【作者】连世豪;罗素珍;李旭阳【作者单位】武汉理工大学土木工程与建筑学院,武汉 430070;武汉理工大学土木工程与建筑学院,武汉 430070;武汉理工大学土木工程与建筑学院,武汉 430070【正文语种】中文近年来，由于交通发展的需要，大量修建大跨斜拉桥，使得斜拉索的跨度也不断增长。
由于斜拉索的柔性特征和对环境载荷的响应，斜拉索将产生各种形式的振动而导致相应的疲劳损伤。
美国土木工程学会统计得出，80%～90%的钢结构破坏是由于疲劳损伤产生[1]。
风致振动严重影响着桥梁斜拉索的安全，尤其在寒冷气候条件下，覆冰改变斜拉索的截面形状从而形成不稳定的气动外形，进而改变了拉索的气动力特性，就很有可能引发桥梁的颤振、涡振和弛振等风致振动[2]。
到目前为止，国内外对覆冰斜拉索的研究不多，但是很多专家对覆冰导线的风致驰振进行了大量的研究，目前Den Hartog横风向驰振机理[3]、Nigol扭转机理[4]和Yu偏心惯性耦合失稳理论[5] 等驰振机理得到普遍应用。
拉索间距及覆冰对双索尾流驰振的影响
拉索间距及覆冰对双索尾流驰振的影响谭冬梅;毛善明;罗素珍;瞿伟廉;李晓敏;李旭阳【摘要】The three dimensional numerical simulation of the flow fields of fan-shaped icing double cables and ice free double cables with different cable spacings were carried out by using the SST model in FLUENT.The drag coefficient,lift coefficient and galloping force coefficient of downstream cables at 0°-90°wind attack angle wereobtained.Furthermore,the influences of the spacing between two cables,the wind attack angle and the icing condition on the wake galloping stability of the double cables were studied.The results show that the three dimensional numerical simulation results of icing double cables are different from the numerical simulation results of ice free double cables.The icing double cables are more susceptible to wake galloping instability than the ice free double cables.The closer the cable spacing is,the more likely the wake galloping is. When the spacing between icing double cables exceeds a certain range,no wake galloping instability will occur.The range of the wind attack angle between the two cables is related to the spacing between the cables.The closer the cable spacing is,the smaller the wind attack angle is when the wake galloping is unstable.There is a great difference in the flow field around double cables with different spacing.When the cable spacing is close,it is similar to the flow around a single bluff body.%利用FLUENT中的SST模型对不同索距的扇形覆冰双索和无覆冰双索绕流场进行三维数值模拟,得到下游索在0°~90°风攻角下的阻力系数、升力系数以及驰振力系数,进而研究两索之间的距离、风攻角及有无覆冰等条件对双索尾流驰振稳定性的影响.结果表明:覆冰双索三维数值模拟结果与无覆冰双索三维数值模拟结果差异较大;覆冰双索比无覆冰双索更易发生尾流驰振失稳;拉索间距越近,发生尾流驰振的可能性更大,当覆冰拉索间距超过一定范围时,不会发生尾流驰振失稳;双索发生尾流驰振的风攻角范围与拉索之间的距离有关,拉索间距越近,发生尾流驰振失稳的风攻角越小;不同间距双索的绕流场存在很大差异,当拉索间距较近时,类似于单钝体绕流.【期刊名称】《建筑科学与工程学报》【年(卷),期】2018(035)003【总页数】9页(P35-43)【关键词】扇形覆冰;拉索间距;尾流驰振;气动力系数;驰振力系数【作者】谭冬梅;毛善明;罗素珍;瞿伟廉;李晓敏;李旭阳【作者单位】武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室,湖北武汉430070;武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室,湖北武汉 430070;武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室,湖北武汉 430070;武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室,湖北武汉 430070;武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室,湖北武汉 430070;武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室,湖北武汉 430070【正文语种】中文【中图分类】TU3110引言斜拉索是桥梁的重要组成部分，因其跨度较大，直径较小，且斜拉索结构相对桥梁结构而言，刚度较小，质量较轻，阻尼也较小，所以更容易在风荷载作用下产生动力响应。
超大跨径斜拉桥斜拉索振动特性及减振措施研究
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梁工程界和风工程界研究人员关注的焦点。
本文分析了 斜拉索的可能振动类型和索的静、 动力特性， 分别对斜拉 索的参数振动与 线性内部共振、 风雨激振的振动机理进行初步分析， 对斜 拉索减振对策措施进行研究， 系统、 全面提出斜拉索减振设计原则和设计 方法。以苏通大桥工程实践为背景， 进行相关试验、 研究、 分析， 确定苏 通大桥斜拉索结构特性和具体减振方案， 为工程建设提供帮助， 同时也为
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ｂｄｅｗ ｉ ｉｖｒ ｌｕ ｆ Ｓｔ ｇ ｄｅ ｓ ｃｏ ａ ｗｌａｏ ｒｇ， ｃ ｓ ｈ ｐ ｌ ｕ ｎ Ｂｉ ｃｎｒ ｔｎ ｉ ｌ ｉ ｈ ｈ ｅ ｅ ｆ ｏ ｏ ｒｇ ｏ ｔ ｉ ｎ ｌ ｙ ｒ ｕ ｄ ｓ
ｂｎｆ ｓ ｉｒ ｅｔｏ ｃｂ ｖ ｒｉ ｃｎ ｏ ｄｓ ｎ ｃｎｔ ｃｏ． ｅｅｔ ｌ ｐｏ ｃ ｎ ｌ ｉ ａｏ ｏｔ ｌ ｅｉ ａｄ ｓ ｔｎ ｉ ｉ ａ ｒ ｓ ａ ｅ ｔｎ ｒ ， ｇ ｎ ｏ ｒ ｉ ｍ ｊ ｂ ｕ
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Analysis of Aerodynamic Characteristics and Galloping Performance for Two Typical Iced Stay Cables
WANG Kai-li 1, TAN Dong-mei 1, QU Wei-lian 1, LUO Su-zhen 1, LIAN Shi-hao 1, ZHOU Wu-hui 2
第 37 卷 第 4 期 2017 年 8 月
噪 NOISE
声 与 振 动 控 制 AND VIBRATION CONT章编号： 1006-1355(2017)04-0126-06+137
两种典型覆冰斜拉索气动特性及驰振分析
王凯丽 1 ，谭冬梅 1 ，瞿伟廉 1 ，罗素珍 1 ，连世豪 1 ，周武辉 2
近年来斜拉桥的跨径越来越大， 致使斜拉索越 来越柔， 更容易发生风致振动。在风的作用下， 当斜
收稿日期 ： 2016-12-26 基金项目 ： 国家自然科学基金资助项目 （51408452） ； 湖北省重点实验室开放基金资助项目 （ DQJJ201509 ） 作者简介 ： 王凯丽 （1991－） ， 女， 河南省周口市人， 硕士生， 主 要研究方向为结构健康监测与损伤诊断。 通信作者 ： 谭冬梅， 女， 硕士生导师。 E-mail: smiledongmei@
（ 1. 武汉理工大学 道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室，武汉 430070 ； 2. 武汉福星惠誉地产有限公司，武汉 430070 ）
摘 要： 应用 FLUENT 中的 SST k-ω 模型对不同风速下三维新月形、 D 形覆冰斜拉索的绕流场进行数值模拟， 得到 了 0°～60°风攻角下的阻力系数、 升力系数以及驰振力系数， 并与直向拉索的模拟数据进行对比， 进而研究风速、 覆冰 类型、 风攻角以及斜向角度对拉索气动特性和驰振稳定性的影响规律。结果表明： 风速、 覆冰类型、 风攻角以及斜向角 度对覆冰斜拉索的阻力系数、 升力系数均有影响， 且影响规律不尽相同； 经过计算， 在特定风攻角处， 覆冰斜拉索的驰 振力系数小于 0 ， 具有发生覆冰驰振的可能性； 通过比较各模拟数据， 可以看出直索不能代替斜拉索进行数值模拟来研 究其气动特性及驰振稳定性。 关键词 ： 振动与波； 桥梁工程； 覆冰驰振； 数值模拟； 气动参数； 斜拉索 中图分类号 ： U441+.3 文献标识码 ： A DOI 编码 ： 10.3969/j.issn.1006-1355.2017.04.025
Abstract : The flow fields of 3D crescent- shaped and D- shaped iced stay cables under different wind speeds are simulated respectively applying SST k- ω model of FLUENT code. The drag and lift coefficients and galloping coefficients of the iced stay cables with 0°~60° wind attack angles are computed and compared with the simulation data of the straight cables. The influences of wind speed, icing type, wind attack angles and oblique angles on the aerodynamic characteristics and galloping stability of the stay cables are studied. The results show that the wind speed, the icing type, the wind attack angles and the oblique angles have some influences on the drag and lift coefficients, but the influence rules are different. Galloping coefficients of the iced stay cables with some particular wind attack angles are negative. So, these stay cables have the possibility of galloping vibration. Through mutual comparison of the simulation data, it is found that the stay cables cannot be represented by the straight cables in numerical simulation analysis of the aerodynamic characteristics and galloping stability. Key words : vibration and wave; bridge engineering; icing galloping; numerical simulation; aerodynamic parameters; stay cables