研究了非穩(wěn)態(tài)風(fēng)荷載以及不同降雨環(huán)境下雨滴沖擊對拉索振動的影響。建立了考慮非穩(wěn)態(tài)風(fēng)和雨滴沖擊的斜拉索風(fēng)雨激振響應(yīng)方程;通過諧波疊加法模擬了非穩(wěn)態(tài)風(fēng)荷載;分析了不同降雨環(huán)境下非穩(wěn)態(tài)風(fēng)荷載以及不同降雨環(huán)境下雨滴沖擊對拉索振動的影響。研究結(jié)果表明:在非穩(wěn)態(tài)低風(fēng)速作用下,拉索風(fēng)雨激振振幅隨著風(fēng)速的增大先增大后減小,在9m/s～11m/s和13m/s～15m/s風(fēng)速內(nèi),考慮非穩(wěn)態(tài)風(fēng)作用的拉索振幅大于穩(wěn)態(tài)平均風(fēng)作用的拉索振幅;在拉索風(fēng)雨激振風(fēng)速9m/s～13.5m/s內(nèi),考慮雨滴沖擊的拉索振幅明顯大于無雨滴沖擊的拉索振幅,而在此以外的強(qiáng)風(fēng)環(huán)境下,可認(rèn)為強(qiáng)風(fēng)速導(dǎo)致雨滴沿著碰撞點(diǎn)表面的切線方向脫離拉索,而不形成水線運(yùn)動軌跡,拉索僅受到雨滴沖擊與風(fēng)荷載共同作用。 

【文章來源】：應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào). 2020,37(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

拉索節(jié)段模型Fig.1Segmentmodelofacable

1712應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào)第37卷圖3水平非穩(wěn)態(tài)脈動風(fēng)時(shí)程曲線Fig.3Timeshistoryofhorizontalfluctuatingwind圖4模擬的功率譜與目標(biāo)譜比較Fig.4Comparisonofthesimulationspectrumandthetargetspectrum4低風(fēng)降雨環(huán)境下的拉索振動4.1不考慮雨滴沖擊荷載考慮斜拉索基本屬性為：π/4，m3.48kg；考慮拉索初始下垂的影響，取初始條件y=0.001m、ym/s0；拉索的固有頻率取1Hz、2Hz、3Hz三種類型。在低風(fēng)速環(huán)境下，雨滴粘附于拉索表面形成水線作周向運(yùn)動，于是可以通過拉索節(jié)段模型的運(yùn)動方程與拉索表面水線的準(zhǔn)運(yùn)動方程來分析拉索與水線的耦合響應(yīng)。對于固有頻率為1Hz的拉索，求解在不同風(fēng)荷載作用下拉索與水線的耦合運(yùn)動方程(本文計(jì)算取平均風(fēng)速范圍5m/s~16m/s，風(fēng)速間隔0.5m/s)，可以得到拉索在不同風(fēng)荷載下的時(shí)間歷程曲線。圖5所示為其中的一些曲線，圖5(a)、圖5(b)是平均風(fēng)速大小分別為9m/s、12m/s時(shí)的拉索時(shí)間歷程曲線；圖5(c)、圖5(d)是考慮了非穩(wěn)態(tài)脈動風(fēng)與平均風(fēng)速(分別為9m/s、12m/s)疊加的自然風(fēng)荷載作用下的拉索時(shí)間歷程曲線。比較平均風(fēng)激勵下的時(shí)程曲線可以發(fā)現(xiàn)：在風(fēng)速較小時(shí)，拉索發(fā)生微小振動，然而隨著風(fēng)速的增大，拉索振動將趨于某一特定的幅值振動，如圖5(a)、圖5(b)所示；隨著風(fēng)速的進(jìn)一步增大，拉索振動幅值則會明顯減小，即在特定風(fēng)速范圍內(nèi)拉索振動幅值明顯增大，這也是目前關(guān)于拉索風(fēng)雨激振的普遍共識。此外，在平均風(fēng)作用下，拉索振動的最大振幅基本是在第一個(gè)振動周期內(nèi)，且隨著平均風(fēng)速增大，拉索最大振幅先增大后減校當(dāng)考慮非穩(wěn)態(tài)脈動風(fēng)時(shí)?

1712應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào)第37卷圖3水平非穩(wěn)態(tài)脈動風(fēng)時(shí)程曲線Fig.3Timeshistoryofhorizontalfluctuatingwind圖4模擬的功率譜與目標(biāo)譜比較Fig.4Comparisonofthesimulationspectrumandthetargetspectrum4低風(fēng)降雨環(huán)境下的拉索振動4.1不考慮雨滴沖擊荷載考慮斜拉索基本屬性為：π/4，m3.48kg；考慮拉索初始下垂的影響，取初始條件y=0.001m、ym/s0；拉索的固有頻率取1Hz、2Hz、3Hz三種類型。在低風(fēng)速環(huán)境下，雨滴粘附于拉索表面形成水線作周向運(yùn)動，于是可以通過拉索節(jié)段模型的運(yùn)動方程與拉索表面水線的準(zhǔn)運(yùn)動方程來分析拉索與水線的耦合響應(yīng)。對于固有頻率為1Hz的拉索，求解在不同風(fēng)荷載作用下拉索與水線的耦合運(yùn)動方程(本文計(jì)算取平均風(fēng)速范圍5m/s~16m/s，風(fēng)速間隔0.5m/s)，可以得到拉索在不同風(fēng)荷載下的時(shí)間歷程曲線。圖5所示為其中的一些曲線，圖5(a)、圖5(b)是平均風(fēng)速大小分別為9m/s、12m/s時(shí)的拉索時(shí)間歷程曲線；圖5(c)、圖5(d)是考慮了非穩(wěn)態(tài)脈動風(fēng)與平均風(fēng)速(分別為9m/s、12m/s)疊加的自然風(fēng)荷載作用下的拉索時(shí)間歷程曲線。比較平均風(fēng)激勵下的時(shí)程曲線可以發(fā)現(xiàn)：在風(fēng)速較小時(shí)，拉索發(fā)生微小振動，然而隨著風(fēng)速的增大，拉索振動將趨于某一特定的幅值振動，如圖5(a)、圖5(b)所示；隨著風(fēng)速的進(jìn)一步增大，拉索振動幅值則會明顯減小，即在特定風(fēng)速范圍內(nèi)拉索振動幅值明顯增大，這也是目前關(guān)于拉索風(fēng)雨激振的普遍共識。此外，在平均風(fēng)作用下，拉索振動的最大振幅基本是在第一個(gè)振動周期內(nèi)，且隨著平均風(fēng)速增大，拉索最大振幅先增大后減校當(dāng)考慮非穩(wěn)態(tài)脈動風(fēng)時(shí)?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3005825