[實用新型]非一致性表面抗風(fēng)斜拉索

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820494383.6
• 申請日: 2018-04-09
• 公開（公告）號: CN208472569U
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳文禮;閔祥威;李惠
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: E01D19/16
• 分類號: E01D19/16
• 代理公司: 哈爾濱市哈科專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 23101
• 代理人: 吳振剛

本實用新型公開一種非一致性表面抗風(fēng)斜拉索，其特點在于：在所述的斜拉索上每隔一定距離設(shè)置一個橢圓形的控制截面，相鄰的控制截面的長軸方向相互垂直，形成了非一致的斜拉索表面。當(dāng)來流風(fēng)吹過結(jié)構(gòu)時，斜拉索表面凹凸不平的變化使得尾流旋渦形成區(qū)的空間尺度沿著中心軸線展現(xiàn)出有規(guī)律的變化，這種變化減弱了流動沿中軸線方向的一致性，進(jìn)而減小了斜拉索受到的氣動力的脈動性，有助于斜拉索的抗風(fēng)，實現(xiàn)了對斜拉索表面的優(yōu)化。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，原理清晰，能夠減小斜拉索的風(fēng)致振動。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種非一致性表面抗風(fēng)斜拉索。

背景技術(shù)

隨著科技的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大跨度斜拉橋和懸索橋越來越多，也導(dǎo)致橋梁的風(fēng)致振動問題越來越突出。拉索作為斜拉橋的主要構(gòu)件若長時間發(fā)生大幅的振動，會嚴(yán)重影響橋梁的使用壽命，影響行車安全。不僅如此，圓柱形結(jié)構(gòu)還廣泛應(yīng)用在其他結(jié)構(gòu)上，例如煙囪，海洋中的輸油管等。這都細(xì)長的結(jié)構(gòu)都容易在風(fēng)或水流的作用下發(fā)生振動。

圓形斷面在風(fēng)荷載的作用下容易發(fā)生渦激振動，受周圍拉索或橋塔尾流的影響還會發(fā)生尾流馳振。渦激振動是流體流過圓柱時在圓柱尾部產(chǎn)生交替脫落的旋渦，對圓柱作用了一個交替變化的動荷載，在動力放大效應(yīng)下產(chǎn)生了振動。尾流馳振是來流風(fēng)經(jīng)過上游拉索或橋塔時產(chǎn)生了旋渦，旋渦作用在了下游拉索上，相當(dāng)于對拉索作用了動荷載，也會產(chǎn)生大幅振動。雖然這些振動為限幅振動，短時間不會對結(jié)構(gòu)造成毀滅性破壞.但由于其臨界風(fēng)速較低，因此發(fā)生十分頻繁，容易造成結(jié)構(gòu)疲勞破壞，長期作用將影響結(jié)構(gòu)的使用安全。因此如何抑制圓柱振動，是工程界研究的熱點問題。

隨著對流動控制問題的研究，學(xué)者們提出了一些控制措施。按控制方式可粗略分為被動控制和主動控制。主動控制效果明顯但需要外部能量輸入，附加的主動控制設(shè)備使結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，建設(shè)和維護(hù)費(fèi)用較高。相比之下被動控制易于實現(xiàn)和管理。

實用新型內(nèi)容

基于以上不足之處，本實用新型的目的在于提供一種非一致性表面抗風(fēng)斜拉索，改變了拉索周圍的流場結(jié)構(gòu)，減小所受到的動荷載，進(jìn)而提高結(jié)構(gòu)抗風(fēng)能力。

本實用新型所采用的技術(shù)如下：一種非一致性表面抗風(fēng)斜拉索，包括斜拉索，在所述的斜拉索上每隔一定距離設(shè)置一個橢圓形的控制截面，相鄰的控制截面的長軸方向相互垂直，形成了非一致的斜拉索表面。

本實用新型還具有如下技術(shù)特征：

1、所述的橢圓形的控制截面的長短軸之比為1.1：1。

2、所述的控制截面之間的距離為兩倍短軸長。

本實用新型的原理是：斜拉索每隔一定距離具有橢圓形的控制截面，相鄰的控制截面的主軸相互垂直產(chǎn)生非一致表面的效果，在風(fēng)吹過拉索的時候，若一個控制截面是長軸迎風(fēng)則相鄰的控制截面是短軸迎風(fēng)，相當(dāng)于圓柱的尺寸一直在變化，尾流漩渦形成區(qū)的長度在長軸迎風(fēng)的截面處較長，而在短軸迎風(fēng)的截面處較短。不僅如此，流動分離點的位置也有所變化，造成了旋渦脫落沿中心軸線方向的差異性，這種差異減弱了斜拉索尾流旋渦脫落的在中軸線方向的相關(guān)性，因此不同截面之間的脈動荷載的空間相關(guān)性降低，有利于減小氣動力的變化幅值，減小動荷載。斜拉索是近圓形結(jié)構(gòu)，當(dāng)來流方向角改變時非一致表面仍然可以起到作用。

本實用新型小幅度的改變了圓柱表面，相鄰控制截面是長軸方向相互垂直的橢圓，采用正弦函數(shù)確定控制截面之間的尺寸，從側(cè)面看邊界是正弦的波浪線，每個截面的截面積也保持在了大致相等的程度。

本實用新型的有益效果及優(yōu)點是：本實用新型對流場的改變主要體現(xiàn)在沿中軸線方向的變化，改變的展向流場的相關(guān)性，變二維流動為三維流動，使得表面風(fēng)壓在模型上的合力減小，能夠潛在的抑制模型振動，且結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)。當(dāng)來流風(fēng)經(jīng)過斜拉索結(jié)構(gòu)時，變化的表面使得尾流旋渦形成區(qū)的長度沿中心軸線方向有規(guī)律的變化，非一致表面破壞了這種流動的一致性，也減小了氣動力的一致性，有助于減小斜拉受到的風(fēng)荷載的脈動，實現(xiàn)了斜拉索的外形優(yōu)化

附圖說明