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基于现场观测的斜拉索风雨振气动负阻尼研究综述报告
近年来，斜拉桥已经成为世界上一种重要的跨海湾、江河大型桥梁类型。斜拉桥在桥梁设计和工程建设中具有很高的经济效益和社会效益，但是在斜拉索的设计与施工过程中，如何预测及控制斜拉索的风雨振，加强桥梁安全工程建设，减小能源消耗和环境污染，一直是业内人士不断探讨的问题。
斜拉桥的斜拉索作为承担桥梁荷载和抵御自然灾害的重要构件，其在风雨等恶劣气象下经受的荷载较大，引起了人们的关注。斜拉桥风荷载的研究一直是国内外研究的热点之一。风荷载是指风对于工程物体所产生的荷载和相应的反力的总和，即风荷载是指风作用在结构物上产生的外力和压力。
斜拉索作为斜拉桥的重要构件，其空气动力特性对限制斜拉桥的正常使用起着关键作用。斜拉索作为一种长细柔性结构，很容易受到风荷载的影响，并且发生风雨振。因此，研究斜拉索的风雨振气动负阻尼特性十分重要。本文主要对斜拉索风雨振气动负阻尼的研究进行了综述。
一、斜拉索的风雨振
斜拉桥作为一种优美、结构独特的桥梁类型，不仅具有很高的经济效益和社会效益，同时也在施工和使用过程中面临着安全问题。斜拉索的风雨振是斜拉桥斜拉索的典型谐振形式之一，是斜拉桥在恶劣环境下损坏的主要原因之一。斜拉索的风雨振可以分为三种类型：线头振、横向振和纵向振。
1.线头振
线头振是指在风向垂直于斜拉索时，由于环境气流作用，使斜拉索线头产生水平振动。线头振的幅度与风速和垂直气流速度有关，有时还与雨的作用有关。线头振是斜拉索的典型谐振形式，很容易引起振幅过大、疲劳损坏或者断裂。
2.横向振
横向振是指斜拉索垂向振动同时发生横向振动，即线头振与斜向振的叠加。横向振主要是因为气流变化不均匀，导致斜拉索的气动力变化也不均匀，因而出现振动，这种振动同时存在垂直与风向和斜向两个方向。
3.纵向振
纵向振是指斜拉索沿着主体方向发生的振动。在恶劣环境下，气体流动不稳定、风速变化不均匀等都会导致斜拉索的纵向振。
二、斜拉索的气动特性
斜拉索的气动特性是决定斜拉索风雨振的重要因素。斜拉索受到风力的作用时，其气动力将导致斜拉索产生运动，进而导致斜拉桥线形的变化和结构响应的加剧，产生强线头振、横向振和纵向振等气动现象。
斜拉索的气动力系数是描述气流对结构力学特性影响的关键参数之一。在风洞实验中，研究人员采用力传感器、位移传感器等测试设备对斜拉索进行力学性能测试，得到斜拉索的气动力系数。对气动力系数的研究可以预测斜拉桥在恶劣气象条件下的响应，并为斜拉桥的设计、施工和维修提供理论依据。
针对斜拉索的气动力研究，目前存在成熟的理论模型和数值计算方法。对斜拉索的气动力进行数值模拟，可以更加全面、准确地描述斜拉索风雨振的特点。建立数值计算模型，研究气流分布和流场特性可以得到斜拉索的气动力系数。气动力系数是描述气体作用力对结构响应的关键参数。
三、斜拉索的负阻尼特性
斜拉索在风洞实验中得到的气动力系数往往不同于斜拉桥实际工况中的气动力系数。斜拉桥斜拉索在实际工作过程中，存在多种因素的影响，例如温度变化、大气压力变化、斜拉索与主梁之间的相互作用、斜拉索的运动速度等。这些因素都会导致斜拉索的气动力系数发生变化，使得气体作用力的大小和方向发生改变。
斜拉桥斜拉索的负阻尼特性是指斜拉索处于异风作用下呈现阻尼现象。现有的文献中大部分采用了模态分析的方法，研究了弦向、弯曲向、扭转向振动等模态的气动特性，得到了与实际工况相对应的气动力系数。
斜拉索的负阻尼特性研究对于预测斜拉桥的响应、减小对自然环境的破坏性、提高斜拉桥的使用寿命具有重要意义。研究发现，通过改变斜拉索的几何形态和附加物的设置，可以提高斜拉索的负阻尼特性，使得斜拉桥在恶劣气象条件下更加稳定和安全。
四、结论
综上所述，斜拉索风雨振气动负阻尼研究是目前国内外桥梁领域研究的热点问题之一。在斜拉桥的设计、施工和使用过程中，一直存在着对斜拉索风雨振的研究和控制问题。斜拉桥作为一种重要的跨海湾、江河大型桥梁类型，其振动问题对桥梁的安全使用、经济效益和社会效益都产生着直接影响。
对斜拉索的风雨振气动负阻尼进行研究，可以预测斜拉桥在恶劣气象条件下的响应，并为斜拉桥的设计、施工和维修提供理论依据。通过改变斜拉索的几何形态和附加物的设置，可以提高斜拉索的负阻尼特性，使得斜拉桥在恶劣气象条件下更加稳定和安全。对斜拉索的气动力系数进行数值模拟，可以更加全面、准确地描述斜拉索风雨振的特点，为研究斜拉索的气动力和负阻尼特性提供理论基础。