海南大學土木工程學院張志田教授團隊研究成果解決了大跨度懸索橋風致扭轉發散的機理和本質區別問題
近日，海南大學張志田教授團隊聯合同濟大學朱樂東教授在國際權威期刊Journal of Fluids and Structures（流體與結構）上發表題為“Wind-induced symmetric and asymmetric static torsional divergence of flexible suspension bridges”（柔性懸索橋風致正反對稱扭轉發散）的研究論文。該項成果解決了懸索橋風致正、反對稱兩類扭轉發散的機理以及本質區別，并提出了實用的分析方法。 大跨度懸索橋極易出現空氣動力失穩現象，從而導致橋梁結構損傷。經典的風致扭轉發散（STD）概念將該類失穩描述為簡單臨界值問題，存在無法考慮纜索系統剛度退化、發散形態以及湍流影響的明顯缺陷。基于此現狀，海南大學張志田教授團隊分析了主纜系統的廣義垂直剛度、扭轉剛度以及氣動負剛度，進而指出了正對稱扭轉發散（SSTD）中的剛度退化機理，首次發現了反對稱扭轉發散現象（ASTD），確定SSTD與ASTD兩類形態出現的前提、先后順序，以及力學本質區別。該項研究成果表明，ASTD表現為臨界風速后主纜系統出現扭轉鎖定及主纜張力突然增加的宏觀現象；而SSTD則相反，臨界狀態表現為主纜內力松弛以及結構有效剛度的大幅退化。由于正對稱扭轉發散受剛度退化控制，因此準確的評價必須從傳統的靜力學領域轉移到動力學領域，以充分考慮來流湍流以及結構特征紊流的重要影響。
據悉，該研究成果已被國際著名科研媒體機構AIE（Advances in Engineering）遴選為關鍵工程科學論文并進行聚焦報道。AIE的主要職能是快速報道工程科學領域內重要的科學研究成果和創新技術，其報道論文入選率為該專業領域發表論文總數的1‰。土木工程領域平均每月被AIE機構報道的成果約為2-3項。
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0889974621000463
相關報道鏈接：Wind-induced symmetric and asymmetric static torsional divergence of flexible suspension bridges - Advances in Engineering (advanceseng.com)
