文档介绍：第卷第期人民长江...
年月.,
文章编号:——一
水下悬浮隧道锚索涡激动力响应分析
苏志彬,孙胜男,刘金云
.聊城大学建筑工程学院,山东聊城; .黑龙江八一农垦大学工程学院,黑龙江大庆
摘要:为研究涡激振动和参数振动共同作用下水下悬浮隧道锚索的振动响应,考虑锚索的几何非线性,将管体
对锚索的作用简化为轴向激励,建立了悬浮隧道锚索非线性涡激振动方程,并用伽辽金法和龙格一库塔法对
悬浮隧道锚索进行数值求解,分析了锚索产生涡激谐振、参数共振时跨中位移响应和轴向力的改变幅度,以及
锚索倾斜角度对其振动特性的影响。研究结果表明,锚索产生涡激谐振和参数共振时跨中位移和轴向力大幅
增大;垂度效应使得锚索的跨中位移关于平衡位置呈现出不对称性;随着锚索倾角的增大,锚索跨中位移偏移
值、一阶固有频率、一阶频率锁定流速都逐渐减小。
关键词:海洋工程;悬浮隧道;动力响应;涡激振动;参数振动;锚索;垂度
中图法分类号:. 文献标志码:
水下悬浮隧道亦称作“阿基米德桥”是一种跨了研究,得出张力腿的位移响应、动弯矩、动剪力与参
越水域的新型结构形式。自从水下悬浮隧道的概念问数激励频率的关系。本文选取如图所示的锚索式
世以来,这种跨越水域的创新方案得到了国内外专家悬浮隧道为研究对象,探讨流作用下悬浮隧道锚索的
的广泛关注叫。中国于年加入水下悬浮隧道动力响应问题,建立了考虑悬浮隧道锚索垂度效应的
研究行列。年月中国和意大利政府签署了科非线性振动模型,使其更符合实际情况,并在此条件下
技合作协议,就金塘海峡建造水下悬浮隧道进行了可探讨了流场中锚索的涡激振动问题。
行性分析。此后,双方开始共同致力于世界首条水下
悬浮隧道的建设。
水下悬浮隧道锚索阻尼小、质量轻、柔度大,是一
种极易发生振动的构件。经常性的振动一方面容易引
起锚索的疲劳破坏;另一方面也容易产生疲劳裂纹,破
坏锚索的防腐系统,严重的还会导致锚索丧失承载力。
作为悬浮隧道的关键构件,锚索处于复杂的海洋波流
环境中,其稳定性会直接影响到整条悬浮隧道的稳定
性,因此锚索的动力响应问题值得关注。葛斐等建立
了悬浮隧道锚索在波流场中顺流向涡激振动的数学模
型,考虑了波浪作用下悬浮隧道的运动引起的强迫激图锚索式悬浮隧道
励和参数激励对锚索顺流向涡激振动的影响;李剑
运动方程的建立
对悬浮隧道锚索的涡激锁定流速进行了研究;麦继
婷等对流作用下悬浮隧道张力腿的横向涡激振动进行建立图所示坐标系,基本假定如下:①流为均
收稿日期:——
基金项目:山东省优秀中青年科学家科研奖励基金
作者简介:苏志彬,男,助教,硕士,主要从事悬浮隧道锚索振动特性研究。—: .
通讯作者:孙胜男,女,讲师,博士,主要从事悬浮隧道动力响应研究。—: .
第期苏志彬,等:水下悬浮隧道锚索涡激动力响应分析
匀流,流的方向与轴平行; 阻尼力之和¨ :
②隧道对锚索的作用简化
。:一一。
为端部激励的形式,激励方
程为: ,其中。式中,为水的密度;为锚索外直径;。为拖拽力系
为索端激励的幅值, 为索数,取。.;为附加质量系数,取。
端激励的频率;③锚索的抗由于悬浮隧道锚索的垂跨比很小,所以可以近似
弯刚度很