[发明专利]双螺旋线热挤聚乙烯半平行钢丝斜拉索的参数确定方法

摘要

本发明一种双螺旋线热挤聚乙烯半平行钢丝斜拉索的参数确定方法，属于斜拉桥领域。在斜拉索的外表面上同向缠绕凸起的双螺旋线，根据风洞试验确定螺旋线的直径d、以及同一螺旋线的缠绕间距S，找出与不同直径的斜拉索缠绕双螺旋线时，在抑风雨振的前提下对气动阻力最小的参数值组合；其中，S为斜拉索直径D的倍数。本发明既能抑制风雨振、同时又具有最佳气动阻力。

主权项

1.一种双螺旋线热挤聚乙烯半平行钢丝斜拉索的参数确定方法，其特征在于，在斜拉索(1)的外表面上同向缠绕有凸起的双螺旋线；同一条螺旋线的缠绕间距S为斜拉索(1)直径D的整数倍；斜拉索(1)的直径D＝90mm‑160mm，螺旋线(2)的直径d＝0.8mm‑2mm，缠绕间距S＝6D‑14D；在同一直径的斜拉索(1)的外表面上同向缠绕不同直径和不同缠绕间距S的双螺旋线，通过风洞试验，确定在抑制风雨振的前提下气动阻力最小的螺旋线(2)直径d与缠绕间距S为最佳参数组合，该最佳参数组合即为同一直径的斜拉索(1)上缠绕的螺旋线(2)直径d与缠绕间距S；最大气动阻力的确定：第一，根据基本风速V10或者桥址处的设计风速Vs10，以及斜拉桥斜拉索的基准高度，确定基准高度Z处的风速Vz和静阵风风速Vg；第二，根据静阵风风速Vg和年均温度、湿度、气压计算斜拉索的雷诺数，Re＝UD/ν，其中U为来流风速，单位m/s，D为斜拉索模型直径，单位m，ν为空气运动粘性系数；ν＝μ/ρ，其中ρ为空气的密度，单位kg/m3，μ为空气动阻力粘性系数；第三，根据斜拉索直径计算得到的雷诺数数值，结合斜拉索直径和缠绕不同参数螺旋线斜拉索的雷诺数分区表，确定雷诺数所在的区域；第四，如果静阵风风速Vg对应的雷诺数处于亚临界区，根据斜拉索直径和缠绕不同参数螺旋线斜拉索阻力系数统计表确定斜拉索对应的亚临界区阻力系数，并根据公式(1)计算静阵风风速Vg对应的气动阻力，将算得的气动阻力作为风速从低到Vg整个风速范围内的最大气动阻力；式中：ρ—空气密度，单位kg/m3Vg—静阵风风速CD—斜拉桥斜拉索的阻力系数An—桥梁斜拉索顺风向投影面积m2；其直径乘以其投影高度第五，如果静阵风风速Vg对应的雷诺数处于临界区，则阻力系数通过四次函数拟合公式(2)计算：CD＝aRe4+bRe3+cRe2+dRe+e                (2)根据试验获得斜拉索对应的阻力系数和公式(2)，确定临界区雷诺数对应的CD，再结合第四步确定的亚临界区雷诺数对应的CD，绘制CD随雷诺数的变化曲线，根据此曲线和公式(1)，计算并绘制出气动阻力随风速从低到Vg的变化曲线，找到此曲线中的最大气动阻力，作为风速从低到Vg整个风速范围内的最大气动阻力；第六，如果静阵风风速Vg对应的雷诺数处于超临界区，根据斜拉索直径和缠绕不同参数螺旋线斜拉索阻力系数统计表确定斜拉索对应的超临界区的阻力系数，结合第四步、第五步分别确定的亚临界区对应的CD、临界区雷诺数对应的CD，绘制CD随雷诺数的变化曲线，根据此曲线和公式(1)，计算并绘制出气动阻力随风速从低到Vg的变化曲线，找到此曲线中的最大气动阻力，作为风速从低到Vg整个风速范围内的最大气动阻力；以同一直径的斜拉索，重新选择能够抑制振动的螺旋线参数组合，重复上述第三至第六步，得到各组螺旋线参数下斜拉索的最大气动阻力，选择最大气动阻力数值最小的一组螺旋线参数组合，也即气动阻力最小时的螺旋线参数组合，作为最优化的螺旋线参数组合。