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近日,我院“國家百千萬人才工程”專家劉慶寬教授以第一作者和通訊作者,在國際學術期刊Journal of Wind Engineering & Industrial Aerodynamics上發表論文“Study on the characteristics and mechanisms of the wind-induced vibration of micro-elliptical section stay cables”。該論文系統分析了微橢圓截面斜拉索風致振動特性及振動機理。

目的:

經過調研與統計,大跨度斜拉橋斜拉索在各種因素的作用下可使得其截面形狀變為微橢圓。本研究通過測力和測振風洞試驗對比分析了微橢圓斜拉索與標準圓柱斜拉索的氣動荷載與風致振動特性,研究了雷諾數、風攻角和長短軸之比對風致振動特性的影響規律,并對振動機理進行分析。

創新點:

在標準圓截面斜拉索風致振動研究的基礎上,系統研究了斜拉索風致振動特性與雷諾數、風攻角和截面形狀的耦合關系,得到了微橢圓斜拉索發生大幅風致振動的雷諾數與風攻角區間。

結論:

(1)與標準圓柱斜拉索相比,微橢圓斜拉索在絕大多數風攻角下的振幅更大,最大甚至可以達到標準圓柱斜拉索的2.25倍,且發生振動的雷諾數范圍更寬,開始發生振動的雷諾數更低。(2)微橢圓斜拉索風致振動主要發生在臨界區及超臨界區,對應雷諾數范圍為Re=2.5×105~4.0×105,10°~30°。(3)基于準穩態假設的的預測方法對于預測臨界狀態下的斜拉索風致振動是無效的。

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