不同降雨環(huán)境下的斜拉索風雨激振響應研究
發(fā)布時間：2021-01-28 22:43
研究了非穩(wěn)態(tài)風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)風和雨滴沖擊的斜拉索風雨激振響應方程;通過諧波疊加法模擬了非穩(wěn)態(tài)風荷載;分析了不同降雨環(huán)境下非穩(wěn)態(tài)風荷載以及不同降雨環(huán)境下雨滴沖擊對拉索振動的影響。研究結果表明:在非穩(wěn)態(tài)低風速作用下,拉索風雨激振振幅隨著風速的增大先增大后減小,在9m/s～11m/s和13m/s～15m/s風速內,考慮非穩(wěn)態(tài)風作用的拉索振幅大于穩(wěn)態(tài)平均風作用的拉索振幅;在拉索風雨激振風速9m/s～13.5m/s內,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,而在此以外的強風環(huán)境下,可認為強風速導致雨滴沿著碰撞點表面的切線方向脫離拉索,而不形成水線運動軌跡,拉索僅受到雨滴沖擊與風荷載共同作用。
【文章來源】：應用力學學報. 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應用力學學報第37卷圖3水平非穩(wěn)態(tài)脈動風時程曲線Fig.3Timeshistoryofhorizontalfluctuatingwind圖4模擬的功率譜與目標譜比較Fig.4Comparisonofthesimulationspectrumandthetargetspectrum4低風降雨環(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。在低風速環(huán)境下，雨滴粘附于拉索表面形成水線作周向運動，于是可以通過拉索節(jié)段模型的運動方程與拉索表面水線的準運動方程來分析拉索與水線的耦合響應。對于固有頻率為1Hz的拉索，求解在不同風荷載作用下拉索與水線的耦合運動方程(本文計算取平均風速范圍5m/s~16m/s，風速間隔0.5m/s)，可以得到拉索在不同風荷載下的時間歷程曲線。圖5所示為其中的一些曲線，圖5(a)、圖5(b)是平均風速大小分別為9m/s、12m/s時的拉索時間歷程曲線；圖5(c)、圖5(d)是考慮了非穩(wěn)態(tài)脈動風與平均風速(分別為9m/s、12m/s)疊加的自然風荷載作用下的拉索時間歷程曲線。比較平均風激勵下的時程曲線可以發(fā)現(xiàn)：在風速較小時，拉索發(fā)生微小振動，然而隨著風速的增大，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；隨著風速的進一步增大，拉索振動幅值則會明顯減小，即在特定風速范圍內拉索振動幅值明顯增大，這也是目前關于拉索風雨激振的普遍共識。此外，在平均風作用下，拉索振動的最大振幅基本是在第一個振動周期內，且隨著平均風速增大，拉索最大振幅先增大后減校當考慮非穩(wěn)態(tài)脈動風時?
1712應用力學學報第37卷圖3水平非穩(wěn)態(tài)脈動風時程曲線Fig.3Timeshistoryofhorizontalfluctuatingwind圖4模擬的功率譜與目標譜比較Fig.4Comparisonofthesimulationspectrumandthetargetspectrum4低風降雨環(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。在低風速環(huán)境下，雨滴粘附于拉索表面形成水線作周向運動，于是可以通過拉索節(jié)段模型的運動方程與拉索表面水線的準運動方程來分析拉索與水線的耦合響應。對于固有頻率為1Hz的拉索，求解在不同風荷載作用下拉索與水線的耦合運動方程(本文計算取平均風速范圍5m/s~16m/s，風速間隔0.5m/s)，可以得到拉索在不同風荷載下的時間歷程曲線。圖5所示為其中的一些曲線，圖5(a)、圖5(b)是平均風速大小分別為9m/s、12m/s時的拉索時間歷程曲線；圖5(c)、圖5(d)是考慮了非穩(wěn)態(tài)脈動風與平均風速(分別為9m/s、12m/s)疊加的自然風荷載作用下的拉索時間歷程曲線。比較平均風激勵下的時程曲線可以發(fā)現(xiàn)：在風速較小時，拉索發(fā)生微小振動，然而隨著風速的增大，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；隨著風速的進一步增大，拉索振動幅值則會明顯減小，即在特定風速范圍內拉索振動幅值明顯增大，這也是目前關于拉索風雨激振的普遍共識。此外，在平均風作用下，拉索振動的最大振幅基本是在第一個振動周期內，且隨著平均風速增大，拉索最大振幅先增大后減校當考慮非穩(wěn)態(tài)脈動風時?
【參考文獻】：
期刊論文
[1]矩形截面高層建筑橫向風激勵時程模擬[J]. 孫業(yè)華,宋固全,廖偉盛,胡淑軍. 應用力學學報. 2018(06)
[2]基于約束加權最小二乘的多目標等效靜力風荷載方法在大跨屋蓋中的應用[J]. 李壽科,張雪,陳寧,戴益民,李必雄. 應用力學學報. 2017(06)
[3]斜拉索風雨激振試驗新裝置的設計與應用[J]. 劉小兵,陳帥,鄭云飛,劉慶寬,馬文勇. 振動與沖擊. 2017(15)
[4]建筑立面風驅雨氣動干擾特性的數(shù)值模擬研究[J]. 王輝,陳雨生,曹洪明. 應用力學學報. 2017(02)
[5]斜拉索表面水膜形態(tài)及斜拉索氣動力變化規(guī)律[J]. 畢繼紅,王劍,逯鵬,鮑春. 天津大學學報(自然科學與工程技術版). 2014(06)
[6]連續(xù)彈性拉索風雨激振理論模型研究[J]. 李暾,陳政清,李壽英. 振動工程學報. 2010(04)
本文編號：3005825
【文章來源】：應用力學學報. 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應用力學學報第37卷圖3水平非穩(wěn)態(tài)脈動風時程曲線Fig.3Timeshistoryofhorizontalfluctuatingwind圖4模擬的功率譜與目標譜比較Fig.4Comparisonofthesimulationspectrumandthetargetspectrum4低風降雨環(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。在低風速環(huán)境下，雨滴粘附于拉索表面形成水線作周向運動，于是可以通過拉索節(jié)段模型的運動方程與拉索表面水線的準運動方程來分析拉索與水線的耦合響應。對于固有頻率為1Hz的拉索，求解在不同風荷載作用下拉索與水線的耦合運動方程(本文計算取平均風速范圍5m/s~16m/s，風速間隔0.5m/s)，可以得到拉索在不同風荷載下的時間歷程曲線。圖5所示為其中的一些曲線，圖5(a)、圖5(b)是平均風速大小分別為9m/s、12m/s時的拉索時間歷程曲線；圖5(c)、圖5(d)是考慮了非穩(wěn)態(tài)脈動風與平均風速(分別為9m/s、12m/s)疊加的自然風荷載作用下的拉索時間歷程曲線。比較平均風激勵下的時程曲線可以發(fā)現(xiàn)：在風速較小時，拉索發(fā)生微小振動，然而隨著風速的增大，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；隨著風速的進一步增大，拉索振動幅值則會明顯減小，即在特定風速范圍內拉索振動幅值明顯增大，這也是目前關于拉索風雨激振的普遍共識。此外，在平均風作用下，拉索振動的最大振幅基本是在第一個振動周期內，且隨著平均風速增大，拉索最大振幅先增大后減校當考慮非穩(wěn)態(tài)脈動風時?
1712應用力學學報第37卷圖3水平非穩(wěn)態(tài)脈動風時程曲線Fig.3Timeshistoryofhorizontalfluctuatingwind圖4模擬的功率譜與目標譜比較Fig.4Comparisonofthesimulationspectrumandthetargetspectrum4低風降雨環(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。在低風速環(huán)境下，雨滴粘附于拉索表面形成水線作周向運動，于是可以通過拉索節(jié)段模型的運動方程與拉索表面水線的準運動方程來分析拉索與水線的耦合響應。對于固有頻率為1Hz的拉索，求解在不同風荷載作用下拉索與水線的耦合運動方程(本文計算取平均風速范圍5m/s~16m/s，風速間隔0.5m/s)，可以得到拉索在不同風荷載下的時間歷程曲線。圖5所示為其中的一些曲線，圖5(a)、圖5(b)是平均風速大小分別為9m/s、12m/s時的拉索時間歷程曲線；圖5(c)、圖5(d)是考慮了非穩(wěn)態(tài)脈動風與平均風速(分別為9m/s、12m/s)疊加的自然風荷載作用下的拉索時間歷程曲線。比較平均風激勵下的時程曲線可以發(fā)現(xiàn)：在風速較小時，拉索發(fā)生微小振動，然而隨著風速的增大，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；隨著風速的進一步增大，拉索振動幅值則會明顯減小，即在特定風速范圍內拉索振動幅值明顯增大，這也是目前關于拉索風雨激振的普遍共識。此外，在平均風作用下，拉索振動的最大振幅基本是在第一個振動周期內，且隨著平均風速增大，拉索最大振幅先增大后減校當考慮非穩(wěn)態(tài)脈動風時?
【參考文獻】：
期刊論文
[1]矩形截面高層建筑橫向風激勵時程模擬[J]. 孫業(yè)華,宋固全,廖偉盛,胡淑軍. 應用力學學報. 2018(06)
[2]基于約束加權最小二乘的多目標等效靜力風荷載方法在大跨屋蓋中的應用[J]. 李壽科,張雪,陳寧,戴益民,李必雄. 應用力學學報. 2017(06)
[3]斜拉索風雨激振試驗新裝置的設計與應用[J]. 劉小兵,陳帥,鄭云飛,劉慶寬,馬文勇. 振動與沖擊. 2017(15)
[4]建筑立面風驅雨氣動干擾特性的數(shù)值模擬研究[J]. 王輝,陳雨生,曹洪明. 應用力學學報. 2017(02)
[5]斜拉索表面水膜形態(tài)及斜拉索氣動力變化規(guī)律[J]. 畢繼紅,王劍,逯鵬,鮑春. 天津大學學報(自然科學與工程技術版). 2014(06)
[6]連續(xù)彈性拉索風雨激振理論模型研究[J]. 李暾,陳政清,李壽英. 振動工程學報. 2010(04)
本文編號：3005825
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