拉索 钢丝绳拉索风雨激振的机理研究

泰州市翔宇吊索具有限公司是多年从事拉索、钢丝绳拉索、钢丝绳压制索具等产品的研发、生产与销售为一体的专业型企业。公司注册资金1100万元，拥有雄厚的技术力量，精良的工艺装备，严格的质检手段。拉索、钢丝绳拉索、钢丝绳压制索具等产品更是符合德国，英国及澳大利亚等国的国际标准，公司口碑较佳。锚具和锚具厂家可以选择泰州市翔宇吊索具有限公司，联系人张总，150-52-888-715。 

目前，人们认识到雨线(主要是上雨线)是产生拉索风雨激振的根本原因，并在风洞中进行了一系列带人工雨线钢丝绳拉索的气动力试验研究[6~8]，为解释其机理以及开展初步理论分析提供了依据[6’8~101。 但这些测力试验所采用的拉索模型均是二维模型 (即拉索的倾角和风向角均为oo)，因而理论模型中采用的气动力也是二维的m 8~10]。实际拉索发生风雨激振时，由于风向角不为零，拉索与来流之间的相 对位置是三维空间关系，二维拉索模型获得的气动力不能准确反映三维拉索的气动力特性，二维节段 理论模型也不能完全反应实际拉索风雨激振的特 征。即便如此，有限的三维连续钢丝绳拉索风雨激振理论研究也是建立在假设雨线运动规律的基础上(也即准运动雨线模型)。

斜拉桥拉索在风雨共同作用下常发生剧烈振动，国内外对此已有很多报道[1~5]。在一定的雨量和 8～18 m／s左右风速下，有些钢丝绳拉索的振幅可达1 m 以上，为其直径的十倍左右。拉索的大幅振动造成了多座斜拉桥拉索的损坏，数座大桥不得不更换部分 甚至全部拉索，造成重大的经济损失。为此，1998年大跨桥梁空气动力学国际学术会议上将斜拉桥钢丝绳拉索风雨激振的机理研究确定为较长一段时间内国际风工程和桥梁工程领域的4个重点研究问题之一。
试验在同济大学TJ一3大气边界层风洞的均匀流风场中进行。该风洞试验段尺寸为宽15 m、高 2 m、长14 m。风速范围从0．2～17．6 m／s连续可调。 用皮托管和微压计测量风速。风压测量及数据处理 系统为美国Scanivalve扫描阀公司的量程为士254 和±508 mm水柱的*3000电子式压力扫描阀 系统、PC机、以及自编的信号采集及数据处理软件。 

实验装置及试验工况
针对以上问题，本文首先进行了带人工雨线三维拉索模型的测压试验研究，得到了带人工雨线三维钢丝绳拉索(包括拉索和水线)模型上气动力系数。在此基础上，建立了三维刚性节段拉索模型和三维连续拉索风雨激振的理论模型，计算了拉索的风雨激振响应，并分析了其机制。

试验装置及模型照片见图1。拉索模型的倾角和风向角的定义见图2。在模型四个截面上共设置176 个测压点(见图3)。试验结果表明，四个截面对应点 的平均压力值和脉动压力的统计值非常接近。水线 上测压点全部布置好后，用胶粘连到拉索模型上。钢丝绳拉索模型可绕其轴线转动，从而使水线处于不同的位 置。因倾角口=30。拉索在风向角为20。～35。时较易发 生风雨激振[8l，故将模型以固定倾角口=30。支撑在 风洞转盘上。转动转盘可调节风向角卢。试验风向角 为0。、25。、30。、35。、40。、45。。为减小拉索模型端部的流动分离对试验结果的影响，模型的上端伸至风洞的**板，模型的下端在风向角为o。时安装了导流板； 当转过一定风向角时，模型的下端处在测点段的尾流区内，此时下端未安装导流板。

为了测得作用在拉索表面上雨线上的气动力， 需要在上雨线表面布置足够多的测压点。但从实际观测和风洞试验结果可知[1卜”]，拉索上雨线的尺寸 很小。因此，本试验采用放大拉索模型直径因而也放 大人工雨线的方法。人工雨线的形状为弧状，宽度为 37．6 mm，高度为8．5 mm。拉索模型采用**玻璃 材料。拉索模型直径为350 ITlm，约为实际拉索直径 的2～3倍。雨线尺寸也放大2～3倍。模型全长3．5 m。 为了保证模型和实际钢丝绳拉索的Re数相同(约为7．04× i04～2．35×105)，试验风速设定在3～10 m／s，约为 实际发生拉索风雨激振风速的1／2～1／3。

已有研究表明‘引，下雨线对拉索风雨激振的影响不大。因此，本试验主要考察上雨线的气动力以及上雨线对钢丝绳拉索气动力的影响。另外，据文献[8]的测 力试验，上雨线在临界位置附近的细微变化可能引 起拉索气动力的剧烈变化。为了测得这一变化，在 30。"82。之间测点的间隔为2。试验风向角为0。、35。、40。、45。。此外，根据实际拉索发生风雨激振时的雷诺数，确定试验风速为5 m／s和lO m／s。 两种水线的试验结果具有相同的趋势。限于篇幅，这里主要给出典型风向角(35。)下拉索模型和小水线上的气动力系数。