[发明专利]一种双索间距及覆冰对双索尾流驰振影响研究方法

说明书

本发明属于桥梁技术领域，公开了一种双索间距及覆冰对双索尾流驰振影响研究方法，包括：建立双索三维模型；通过数值模拟方法向所述双索三维模型施加风荷载；通过有限元求解方法，求取所述双索三维模型的升力系数时程曲线、阻力系数时程曲线、全向角下双索三维模型气动力系数曲线以及全向角下双索三维模型的驰振力系数曲线；其中，所述双索三维模型包括：第一索距覆冰斜拉双索模型、第二索距覆冰斜拉双索模型、第三索距覆冰斜拉双索模型以及第二索距无覆冰斜拉双索模型。本发明提供一种结论适用性更强的研究双索间距及覆冰对双索尾流驰振影响研究方法。

技术领域

本发明涉及桥梁技术领域，特别涉及一种双索间距及覆冰对双索尾流驰振影响研究方法。

背景技术

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。拉索的尾流驰振是风致振动的一种。尾流驰振是指串列放置的两根索，在风荷载作用下，下游索会受到上游索尾流的激发，而加大自身的振动，下游索的振动振幅不断加大，最终会在某一个大振幅下达到稳定振动，振幅不再加大。

现有技术中，数值计算方法研究了圆柱模型间的气流形态，讨论了不同距离情况下通过上游圆柱的气流对下游圆柱产生的动力影响。该研究方法比较复杂且缺少试验的辅助验证。理论研究认为固定圆柱模型间气流的流动形态与距离有关。该研究方法只考虑了单个影响因素，得到的结论适用性不强。利用三维数值风洞模拟研究了不同覆冰类型及不同覆冰厚度对覆冰拉索驰振特性的影响。利用风洞试验和二维数值模拟研究了不同覆冰厚度及不同覆冰类型的拉索的气动力系数，验证了数值模拟的准确性。这些研究方法考虑的影响因素不够全面且研究得不够深入。

发明内容

本发明提供一种双索间距及覆冰对双索尾流驰振影响研究方法，解决现有技术中双索尾流驰振研究方法可靠性和适用性差的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种双索间距及覆冰对双索尾流驰振影响研究方法，包括：

建立双索三维模型；

通过数值模拟方法向所述双索三维模型施加风荷载；

通过有限元求解方法，求取所述双索三维模型的升力系数时程曲线、阻力系数时程曲线、全向角下双索三维模型气动力系数曲线以及全向角下双索三维模型的驰振力系数曲线；

其中，所述双索三维模型包括：第一索距覆冰斜拉双索模型、第二索距覆冰斜拉双索模型、第三索距覆冰斜拉双索模型以及第二索距无覆冰斜拉双索模型。

进一步地，所述研究方法还包括：

通过有限元求解方法，求取典型风向角下双索三维模型的速度云图；

其中，所述典型风向角为0°和90°。

进一步地，所述双索三维模型中，双索平行设置，所选取的拉索周围的流体流动区域为长方体区域，拉索覆冰类型为扇形。

进一步地，所述长方体区域，长宽分别为4.5m和3m，高度为拉索展向长度，拉索的倾斜角度为70°。

进一步地，在所述双索三维模型中，

在风攻角为0°的情况下，双索串列布置；

在风攻角在0°到90°之间的情况下，双索错列布置；

在风攻角为90°的情况下，双索竖列布置。

进一步地，所述第一索距为2倍拉索直径；

所述第二索距为4倍拉索直径；

所述第三索距为6倍拉索直径。

进一步地，所述双索三维模型中，边界条件的定义如下：