拉索风雨激振特性研究：风速与密度比的影响

本文档深入探讨了斜拉桥拉索在干燥气候下遭受风雨激励振动的特性，发表于2005年的《天津大学学报》第38卷第8期。研究团队由刘习军、王霞、贾启芬、刘国英和李强等组成，他们基于弹性力学和空气动力学理论，对稳定拉索在风雨共同作用下的行为进行了系统分析。 研究首先关注了拉索在风雨中表现出的大幅振荡现象，这在实际工程中可能会引发结构安全问题。作者考虑了关键因素，如拉索的垂度（即索的偏离垂直状态的程度）、大位移引起的几何非线性效应，以及风雨与拉索之间的相互作用。通过构建非线性动力学方程组，他们采用了数值计算方法Runge-Kutta法来解决这些复杂的动态关系。 实验结果显示，拉索的风雨激振主要受风速、风速偏航角、水线的平衡位置以及拉索与周围环境的密度比等参数影响。其中，密度比是决定性因素，随着密度比的增加，拉索的振动幅值会显著增大。然而，拉索的垂度和大位移引起的几何非线性对这种振动的影响相对较小，意味着即使在较大位移下，这些因素对拉索的稳定性影响不如风速和密度比明显。 进一步的比较表明，理论分析的结果与Hikami的试验数据有良好的一致性，验证了模型的有效性和准确性。本文的研究对于理解和控制斜拉桥在风雨条件下的振动行为具有重要意义，有助于工程师们优化桥梁设计，提高结构的耐久性和安全性。通过深入理解这些振动特性，可以采取适当的措施，如优化拉索材料选择、调整结构布局或实施减振装置，以减少极端天气条件下可能的振动损害。