不同降雨环境下的斜拉索风雨激振响应研究
发布时间：2021-01-28 22:43
研究了非稳态风荷载以及不同降雨环境下雨滴冲击对拉索振动的影响。建立了考虑非稳态风和雨滴冲击的斜拉索风雨激振响应方程;通过谐波叠加法模拟了非稳态风荷载;分析了不同降雨环境下非稳态风荷载以及不同降雨环境下雨滴冲击对拉索振动的影响。研究结果表明:在非稳态低风速作用下,拉索风雨激振振幅随着风速的增大先增大后减小,在9m/s～11m/s和13m/s～15m/s风速内,考虑非稳态风作用的拉索振幅大于稳态平均风作用的拉索振幅;在拉索风雨激振风速9m/s～13.5m/s内,考虑雨滴冲击的拉索振幅明显大于无雨滴冲击的拉索振幅,而在此以外的强风环境下,可认为强风速导致雨滴沿着碰撞点表面的切线方向脱离拉索,而不形成水线运动轨迹,拉索仅受到雨滴冲击与风荷载共同作用。
【文章来源】：应用力学学报. 2020,37(04)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
拉索节段模型Fig.1Segmentmodelofacable
1712应用力学学报第37卷图3水平非稳态脉动风时程曲线Fig.3Timeshistoryofhorizontalfluctuatingwind图4模拟的功率谱与目标谱比较Fig.4Comparisonofthesimulationspectrumandthetargetspectrum4低风降雨环境下的拉索振动4.1不考虑雨滴冲击荷载考虑斜拉索基本属性为：π/4，m3.48kg；考虑拉索初始下垂的影响，取初始条件y=0.001m、ym/s0；拉索的固有频率取1Hz、2Hz、3Hz三种类型。在低风速环境下，雨滴粘附于拉索表面形成水线作周向运动，于是可以通过拉索节段模型的运动方程与拉索表面水线的准运动方程来分析拉索与水线的耦合响应。对于固有频率为1Hz的拉索，求解在不同风荷载作用下拉索与水线的耦合运动方程(本文计算取平均风速范围5m/s~16m/s，风速间隔0.5m/s)，可以得到拉索在不同风荷载下的时间历程曲线。图5所示为其中的一些曲线，图5(a)、图5(b)是平均风速大小分别为9m/s、12m/s时的拉索时间历程曲线；图5(c)、图5(d)是考虑了非稳态脉动风与平均风速(分别为9m/s、12m/s)叠加的自然风荷载作用下的拉索时间历程曲线。比较平均风激励下的时程曲线可以发现：在风速较小时，拉索发生微小振动，然而随着风速的增大，拉索振动将趋于某一特定的幅值振动，如图5(a)、图5(b)所示；随着风速的进一步增大，拉索振动幅值则会明显减小，即在特定风速范围内拉索振动幅值明显增大，这也是目前关于拉索风雨激振的普遍共识。此外，在平均风作用下，拉索振动的最大振幅基本是在第一个振动周期内，且随着平均风速增大，拉索最大振幅先增大后减校当考虑非稳态脉动风时?
1712应用力学学报第37卷图3水平非稳态脉动风时程曲线Fig.3Timeshistoryofhorizontalfluctuatingwind图4模拟的功率谱与目标谱比较Fig.4Comparisonofthesimulationspectrumandthetargetspectrum4低风降雨环境下的拉索振动4.1不考虑雨滴冲击荷载考虑斜拉索基本属性为：π/4，m3.48kg；考虑拉索初始下垂的影响，取初始条件y=0.001m、ym/s0；拉索的固有频率取1Hz、2Hz、3Hz三种类型。在低风速环境下，雨滴粘附于拉索表面形成水线作周向运动，于是可以通过拉索节段模型的运动方程与拉索表面水线的准运动方程来分析拉索与水线的耦合响应。对于固有频率为1Hz的拉索，求解在不同风荷载作用下拉索与水线的耦合运动方程(本文计算取平均风速范围5m/s~16m/s，风速间隔0.5m/s)，可以得到拉索在不同风荷载下的时间历程曲线。图5所示为其中的一些曲线，图5(a)、图5(b)是平均风速大小分别为9m/s、12m/s时的拉索时间历程曲线；图5(c)、图5(d)是考虑了非稳态脉动风与平均风速(分别为9m/s、12m/s)叠加的自然风荷载作用下的拉索时间历程曲线。比较平均风激励下的时程曲线可以发现：在风速较小时，拉索发生微小振动，然而随着风速的增大，拉索振动将趋于某一特定的幅值振动，如图5(a)、图5(b)所示；随着风速的进一步增大，拉索振动幅值则会明显减小，即在特定风速范围内拉索振动幅值明显增大，这也是目前关于拉索风雨激振的普遍共识。此外，在平均风作用下，拉索振动的最大振幅基本是在第一个振动周期内，且随着平均风速增大，拉索最大振幅先增大后减校当考虑非稳态脉动风时?
【参考文献】：
期刊论文
[1]矩形截面高层建筑横向风激励时程模拟[J]. 孙业华,宋固全,廖伟盛,胡淑军. 应用力学学报. 2018(06)
[2]基于约束加权最小二乘的多目标等效静力风荷载方法在大跨屋盖中的应用[J]. 李寿科,张雪,陈宁,戴益民,李必雄. 应用力学学报. 2017(06)
[3]斜拉索风雨激振试验新装置的设计与应用[J]. 刘小兵,陈帅,郑云飞,刘庆宽,马文勇. 振动与冲击. 2017(15)
[4]建筑立面风驱雨气动干扰特性的数值模拟研究[J]. 王辉,陈雨生,曹洪明. 应用力学学报. 2017(02)
[5]斜拉索表面水膜形态及斜拉索气动力变化规律[J]. 毕继红,王剑,逯鹏,鲍春. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2014(06)
[6]连续弹性拉索风雨激振理论模型研究[J]. 李暾,陈政清,李寿英. 振动工程学报. 2010(04)
本文编号：3005825
【文章来源】：应用力学学报. 2020,37(04)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
拉索节段模型Fig.1Segmentmodelofacable
1712应用力学学报第37卷图3水平非稳态脉动风时程曲线Fig.3Timeshistoryofhorizontalfluctuatingwind图4模拟的功率谱与目标谱比较Fig.4Comparisonofthesimulationspectrumandthetargetspectrum4低风降雨环境下的拉索振动4.1不考虑雨滴冲击荷载考虑斜拉索基本属性为：π/4，m3.48kg；考虑拉索初始下垂的影响，取初始条件y=0.001m、ym/s0；拉索的固有频率取1Hz、2Hz、3Hz三种类型。在低风速环境下，雨滴粘附于拉索表面形成水线作周向运动，于是可以通过拉索节段模型的运动方程与拉索表面水线的准运动方程来分析拉索与水线的耦合响应。对于固有频率为1Hz的拉索，求解在不同风荷载作用下拉索与水线的耦合运动方程(本文计算取平均风速范围5m/s~16m/s，风速间隔0.5m/s)，可以得到拉索在不同风荷载下的时间历程曲线。图5所示为其中的一些曲线，图5(a)、图5(b)是平均风速大小分别为9m/s、12m/s时的拉索时间历程曲线；图5(c)、图5(d)是考虑了非稳态脉动风与平均风速(分别为9m/s、12m/s)叠加的自然风荷载作用下的拉索时间历程曲线。比较平均风激励下的时程曲线可以发现：在风速较小时，拉索发生微小振动，然而随着风速的增大，拉索振动将趋于某一特定的幅值振动，如图5(a)、图5(b)所示；随着风速的进一步增大，拉索振动幅值则会明显减小，即在特定风速范围内拉索振动幅值明显增大，这也是目前关于拉索风雨激振的普遍共识。此外，在平均风作用下，拉索振动的最大振幅基本是在第一个振动周期内，且随着平均风速增大，拉索最大振幅先增大后减校当考虑非稳态脉动风时?
1712应用力学学报第37卷图3水平非稳态脉动风时程曲线Fig.3Timeshistoryofhorizontalfluctuatingwind图4模拟的功率谱与目标谱比较Fig.4Comparisonofthesimulationspectrumandthetargetspectrum4低风降雨环境下的拉索振动4.1不考虑雨滴冲击荷载考虑斜拉索基本属性为：π/4，m3.48kg；考虑拉索初始下垂的影响，取初始条件y=0.001m、ym/s0；拉索的固有频率取1Hz、2Hz、3Hz三种类型。在低风速环境下，雨滴粘附于拉索表面形成水线作周向运动，于是可以通过拉索节段模型的运动方程与拉索表面水线的准运动方程来分析拉索与水线的耦合响应。对于固有频率为1Hz的拉索，求解在不同风荷载作用下拉索与水线的耦合运动方程(本文计算取平均风速范围5m/s~16m/s，风速间隔0.5m/s)，可以得到拉索在不同风荷载下的时间历程曲线。图5所示为其中的一些曲线，图5(a)、图5(b)是平均风速大小分别为9m/s、12m/s时的拉索时间历程曲线；图5(c)、图5(d)是考虑了非稳态脉动风与平均风速(分别为9m/s、12m/s)叠加的自然风荷载作用下的拉索时间历程曲线。比较平均风激励下的时程曲线可以发现：在风速较小时，拉索发生微小振动，然而随着风速的增大，拉索振动将趋于某一特定的幅值振动，如图5(a)、图5(b)所示；随着风速的进一步增大，拉索振动幅值则会明显减小，即在特定风速范围内拉索振动幅值明显增大，这也是目前关于拉索风雨激振的普遍共识。此外，在平均风作用下，拉索振动的最大振幅基本是在第一个振动周期内，且随着平均风速增大，拉索最大振幅先增大后减校当考虑非稳态脉动风时?
【参考文献】：
期刊论文
[1]矩形截面高层建筑横向风激励时程模拟[J]. 孙业华,宋固全,廖伟盛,胡淑军. 应用力学学报. 2018(06)
[2]基于约束加权最小二乘的多目标等效静力风荷载方法在大跨屋盖中的应用[J]. 李寿科,张雪,陈宁,戴益民,李必雄. 应用力学学报. 2017(06)
[3]斜拉索风雨激振试验新装置的设计与应用[J]. 刘小兵,陈帅,郑云飞,刘庆宽,马文勇. 振动与冲击. 2017(15)
[4]建筑立面风驱雨气动干扰特性的数值模拟研究[J]. 王辉,陈雨生,曹洪明. 应用力学学报. 2017(02)
[5]斜拉索表面水膜形态及斜拉索气动力变化规律[J]. 毕继红,王剑,逯鹏,鲍春. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2014(06)
[6]连续弹性拉索风雨激振理论模型研究[J]. 李暾,陈政清,李寿英. 振动工程学报. 2010(04)
本文编号：3005825
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