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近日,我院“国家百千万人才工程”专家刘庆宽教授以第一作者和通讯作者,在国际学术期刊Journal of Wind Engineering & Industrial Aerodynamics上发表论文“Study on the characteristics and mechanisms of the wind-induced vibration of micro-elliptical section stay cables”。该论文系统分析了微椭圆截面斜拉索风致振动特性及振动机理。

目的:

经过调研与统计,大跨度斜拉桥斜拉索在各种因素的作用下可使得其截面形状变为微椭圆。本研究通过测力和测振风洞试验对比分析了微椭圆斜拉索与标准圆柱斜拉索的气动荷载与风致振动特性,研究了雷诺数、风攻角和长短轴之比对风致振动特性的影响规律,并对振动机理进行分析。

创新点:

在标准圆截面斜拉索风致振动研究的基础上,系统研究了斜拉索风致振动特性与雷诺数、风攻角和截面形状的耦合关系,得到了微椭圆斜拉索发生大幅风致振动的雷诺数与风攻角区间。

结论:

(1)与标准圆柱斜拉索相比,微椭圆斜拉索在绝大多数风攻角下的振幅更大,最大甚至可以达到标准圆柱斜拉索的2.25倍,且发生振动的雷诺数范围更宽,开始发生振动的雷诺数更低。(2)微椭圆斜拉索风致振动主要发生在临界区及超临界区,对应雷诺数范围为Re=2.5×105~4.0×105,10°~30°。(3)基于准稳态假设的的预测方法对于预测临界状态下的斜拉索风致振动是无效的。