[發明專利]雙螺旋線熱擠聚乙烯半平行鋼絲斜拉索的參數確定方法

有效

• 申請號: 201610844845.8
• 申請日: 2016-09-23
• 公開（公告）號: CN106284075B
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 劉慶寬;鄭云飛;梁新華;孫一飛;劉小兵;馬文勇
• 申請（專利權）人: 石家莊鐵道大學
• 主分類號: E01D19/16
• 分類號: E01D19/16
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 李榮文

1.一種雙螺旋線熱擠聚乙烯半平行鋼絲斜拉索的參數確定方法，其特征在于，在斜拉索(1)的外表面上同向纏繞有凸起的雙螺旋線；

同一條螺旋線的纏繞間距S為斜拉索(1)直徑D的整數倍；

斜拉索(1)的直徑D＝90mm-160mm，螺旋線(2)的直徑d＝0.8mm-2mm，纏繞間距S＝6D-14D；

在同一直徑的斜拉索(1)的外表面上同向纏繞不同直徑和不同纏繞間距S的雙螺旋線，通過風洞試驗，確定在抑制風雨振的前提下氣動阻力最小的螺旋線(2)直徑d與纏繞間距S為最佳參數組合，該最佳參數組合即為同一直徑的斜拉索(1)上纏繞的螺旋線(2)直徑d與纏繞間距S；

最大氣動阻力的確定：

第一，根據基本風速V₁₀或者橋址處的設計風速V_s10，以及斜拉橋斜拉索的基準高度，確定基準高度Z處的風速V_z和靜陣風風速V_g；

第二，根據靜陣風風速Vg和年均溫度、濕度、氣壓計算斜拉索的雷諾數，Re＝UD/ν，其中U為來流風速，單位m/s，D為斜拉索模型直徑，單位m，ν為空氣運動粘性系數；ν＝μ/ρ，其中ρ為空氣的密度，單位kg/m³，μ為空氣動阻力粘性系數；

第三，根據斜拉索直徑計算得到的雷諾數數值，結合斜拉索直徑和纏繞不同參數螺旋線斜拉索的雷諾數分區表，確定雷諾數所在的區域；

第四，如果靜陣風風速V_g對應的雷諾數處于亞臨界區，根據斜拉索直徑和纏繞不同參數螺旋線斜拉索阻力系數統計表確定斜拉索對應的亞臨界區阻力系數，并根據公式(1)計算靜陣風風速V_g對應的氣動阻力，將算得的氣動阻力作為風速從低到V_g整個風速范圍內的最大氣動阻力；

式中：ρ—空氣密度，單位kg/m³

V_g—靜陣風風速

C_D—斜拉橋斜拉索的阻力系數

A_n—橋梁斜拉索順風向投影面積m²；其直徑乘以其投影高度

第五，如果靜陣風風速V_g對應的雷諾數處于臨界區，則阻力系數通過四次函數擬合公式(2)計算：

C_D＝aRe⁴+bRe³+cRe²+dRe+e (2)

根據試驗獲得斜拉索對應的阻力系數和公式(2)，確定臨界區雷諾數對應的C_D，再結合第四步確定的亞臨界區雷諾數對應的C_D，繪制C_D隨雷諾數的變化曲線，根據此曲線和公式(1)，計算并繪制出氣動阻力隨風速從低到V_g的變化曲線，找到此曲線中的最大氣動阻力，作為風速從低到V_g整個風速范圍內的最大氣動阻力；

第六，如果靜陣風風速V_g對應的雷諾數處于超臨界區，根據斜拉索直徑和纏繞不同參數螺旋線斜拉索阻力系數統計表確定斜拉索對應的超臨界區的阻力系數，結合第四步、第五步分別確定的亞臨界區對應的C_D、臨界區雷諾數對應的C_D，繪制C_D隨雷諾數的變化曲線，根據此曲線和公式(1)，計算并繪制出氣動阻力隨風速從低到V_g的變化曲線，找到此曲線中的最大氣動阻力，作為風速從低到V_g整個風速范圍內的最大氣動阻力；

以同一直徑的斜拉索，重新選擇能夠抑制振動的螺旋線參數組合，重復上述第三至第六步，得到各組螺旋線參數下斜拉索的最大氣動阻力，選擇最大氣動阻力數值最小的一組螺旋線參數組合，也即氣動阻力最小時的螺旋線參數組合，作為最優化的螺旋線參數組合。