悬浮隧道支撑锚索在管体运动下的涡激响应

摘要

【目的】针对悬浮隧道这一新型跨江、跨海水下结构，研究其支撑锚索的动力响应问题。【方法】为研究管体运动状态下锚索的涡激响应，利用尾流振子考虑支撑锚索与水流之间的相互作用，依据锚索顶张力与该索支撑范围内净浮力相等的原则确立基本结构参数，建立管体运动和水流涡激同时作用时基于欧拉-伯努利（Euler-Bernoulli）梁的锚索运动微分方程；采用伽辽金（Galerkin）截断实现时间与空间的变量分离，并使用龙格-库塔（Runge-Kutta）法分析锚索的涡激响应规律与尾流振子的运动规律；阐述锚索湿重及管体运动状态对锚索涡激响应曲线分布规律的影响。【结果】第1阶模态的涡激响应均占主导地位；锚索湿重对涡激响应的影响不可忽略，不考虑湿重会使响应幅值偏小；管体运动状态下锚索涡激响应幅值比管体静止时的幅值大，且振动规律更加复杂；在管体运动和涡激力共同作用下，锚索“拍”周期和振动幅值均比管体静止状态时的大。【结论】研究内容可为悬浮隧道锚索的动力设计与安全防控提供理论参考。

关键词

悬浮隧道 / 支撑锚索 / 管体运动 / 涡激响应 / 锚索湿重

基金资助

国家自然科学基金资助项目（52278139、52278141）; 湖南省自然科学基金项目（2022JJ30612）; 长沙市科技计划项目（kq2202204）; 湖南省教育厅科学研究项目（19A004）