下载文档原格式
桥梁结构风致振动的探讨孙国明1,张 彬1,周 涛2(1.辽宁工程技术大学土木建筑系,辽宁 阜新 123000,2.枣庄市公路管理局,山东枣庄 277100)[提 要] 风对桥梁的作用是十分复杂的现象。
随着桥梁结构的大跨度发展,桥梁对风作用反应的敏感和复杂逐渐成为设计的控制因素。
文章就桥梁抗风设计的历史和风致振动的研究现状做了分析,同时探讨了特大跨度桥梁待研究的风致振动的控制问题。
[关键词] 特大跨度桥梁;风致振动;抗风设计[中图分类号]T U312+.1 [文献标识码]A [文章编号]1007-9467(2001)03-0029-02一、引言风致振动,自1940年秋,美国华盛顿州建成才4个月的T acoma吊桥在不到20m/s的8级大风作用下发生破坏事故以后,引起了国际桥梁工程界和空气动力界的极大关切,并开展了大量的理论探索和风洞实验研究。
我国自70年代起斜拉桥蓬勃发展,跨度日益增大,与此同步,斜拉桥和吊桥的风致振动理论与实验研究也结合工程实际迅速发展,并取得了一些有价值的研究成果。
二、桥梁结构风致振动理论的发展大跨度桥梁呈现结构轻柔、低频和低阻尼的力学特征,导致桥梁对风的作用更加敏感和对风的反应更加复杂。
40多年来,在结构工程师和空气动力学家及诸多领域专家的共同努力下,基本上弄清了各种风致振动的机理。
风对桥梁的作用是十分复杂的现象,它受到风的自然特征、结构的动力性能以及风与结构的相互作用三方面的制约。
气流绕过一个振动着的物体时将对物体产生气动力,且是非均匀可变的。
桥梁的实际情况要复杂得多,因为近地风是稳流风,而且大多数桥梁都是非流线形的。
紊流风场对振动着的非流线形截面所产生的非定常空气力无法用解析形式表达出来,而只能通过风洞实验来确定。
1935年,Th.Theodors on从理论上研究了薄平板的空气作用力,用势能理论求得了非定常空气力的解析式。
1938年,Th.V on K arman也得出同样结果。
桥梁抗风抗震复习资料第一讲1、《中华人民共和国防震减灾法》的主要内容是什么？答：主要内容包括：1.《防震减灾法》的立法目的2.《防震减灾法》的调整对象及适用范围3.防震减灾工作方针4.对各级人民政府的基本要求。
5.政府各部门在防震减灾工作中的职责6.单位和个人的义务7.群测群防工作8.依靠科学进步提高防震减灾工作水平9.提高政府领导防震减灾工作能力10.提升地震监测能力和社会服务职能11.提高建设工程的抗震设防水平12.提高社会的非工程性地震预防能力13.及时完善地震应急救援等相关规定。
2、地震引起的地表破坏现象有哪几种？答：1.地表断裂 2.滑坡 3.砂土液化 4.软土震陷3、工程结构主要有哪些震害现象？答：建筑结构软弱层机制破坏、钢筋混凝土柱压弯破坏和剪切破坏、梁柱节点破坏、框架填充墙剪切破坏、桥梁结构落梁、整体或部分倒塌、钢筋混凝土桥墩压弯破坏和剪切破坏、桥梁碰撞、节点破坏、现代斜拉桥震害现象等。
4、近年来结构震害的主要经验教训是什么？答：⑴结构抗震设防应采用性能设计原则。
即在综合考虑工程造价、结构遭遇地震作用水平、结构的重要性、耐久性和修复费用等因素下，定义结构允许的损坏程度（性能）。
⑵结构抗震设计应同时考虑强度和延性，尤其注重提高结构整体及延性构件的延性能力。
⑶重视采用减隔震的设计技术，以提高结构的抗震性能。
⑷对体系复杂的结构，强调进行空间非线性动力时程分析的必要性。
⑸对桥梁结构，应重视支座的作用及其设计，同时开发更有效的防落梁装置。
⑹充分认识到按早期规范设计的旧结构的地震易损性，认识到对重要的旧结构进行抗震加固的紧迫性和必要性。
⑺充分认识到城市生命线工程遭受地震破坏可能导致的严重社会后果，认识到保证城市生命线工程抗震安全性的意义。
⑻充分认识到，地震区的一切新建工程都都必须严格按照国家颁布的抗震设计规范进行设防，为此而增加一些基建投资是值得的和必要的。
第二讲1、构造地震的成因是什么？答：构造地震主要是由于断层的错动而造成的。
浙江工业大学《桥梁抗风与抗震》课程综述报告姓名：王昭学号：2111406033导师：袁伟斌日期：2015.01.09目录1桥梁的震害及破坏机理 (3)1.1 桥梁震害 (3)1.2破坏机理分析 (6)1.3 抗震设计及加固技术措施 (7)2桥梁抗震分析理论 (9)2.1抗震设计流程 (9)2.2抗震设计基本原理 (10)3延性抗震和减隔震抗震设计 (12)3.1桥梁延性抗震设计 (12)3.2桥梁减隔震抗震设计 (15)3.3减隔震技术与延性抗震设计的比较 (16)4风对桥梁的作用及风致振动 (17)4.1风对桥梁作用的现象及作用机制 (17)4.2风致振动 (18)参考文献 (21)桥梁抗风与抗震课程综述报告1桥梁的震害及破坏机理1.1桥梁震害地震是地球内部某部分急剧运动而发生的传播振动的现象，是迄今人类力量无法控制的自然灾害。
地球上平均每年都要发生近千次的破坏性地震，其中破坏力巨大的灾难性大地震即达十几次，这些地震在它们波及的范围内，均造成惨重的生命财产损失。
桥梁作为重要的社会基础设施，是生命线工程中的关键部分，在地震发生后的紧急救援和抗震救灾、灾后恢复重建中具有极其重要的地位。
强烈地震可能导致桥梁受到严重损伤或倒塌，造成交通中断，使抗震救灾工作受阻，以致造成生命和财产的更大损失，使震害程度扩大。
因此对桥梁震害及其机理的清晰认识，对于桥梁的设计、采取合理有效的抗震对策，保证桥梁在地震中的安全和正常使用具有重要意义。
桥梁结构受到的地震影响从结构抗震设计的角度讲主要有两种形式：即地基失效引起的破坏和结构强烈振动引起的破坏。
两者破坏的原因不同：前者属于静力作用，是由于地基失效产生的相对位移引起的结构破坏；后者属于动力作用，是由于振动产生的惯性力引起的破坏。
根据以往的震害情况分析，桥梁震害主要分为上部结构震害、支座震害、下部结构震害和基础震害[1]。
1.1.1上部结构震害由于受到桥梁墩台、支座的隔离作用，在地震中，桥梁上部结构因直接受惯性力作用而破坏的情况较少在发现的少数此类震害中，主要是钢结构的局部屈曲破坏，如图1（a）。
道路桥梁与渡河工程专业《桥梁结构抗风与抗震》教学大纲一、课程基本信息二、课程简介《桥梁结构抗风与抗震》是道路桥梁与渡河工程专业方向的选修课程。
本课程的主要任务是通过课堂教学、专题研讨、课后作业、期末考试等环节，使学生掌握地震基本知识、桥梁震害特点、桥梁抗震与抗风的基础知识、计算理论和分析方法。
通过本课程的教学活动，使学生能够运用结构力学、结构动力学与桥梁工程等课程基础知识，初步具有分析或设计桥梁结构合理的抗风与抗震体系、地震作用与风荷载的力学特征、计算分析方法，初步具备解决实际桥梁结构抗风与抗震设计的能力。
三、课程教学目标本课程的教学目标及能力要求具体如下：课程目标1. 了解有关地震的基本知识和桥梁结构的震害特点，掌握单自由度体系自由振动和地震作用下强迫振动的数值计算方法；掌握反应谱的概念和反应谱分析方法；了解多自由度体系地震反应地震反应时程分析法的概念；掌握桥梁抗震设防和抗震验算要求；了解桥梁延性抗震设计的方法，桥梁减隔震设计的概念与流程；了解空气动力学基础知识及风对桥梁的动力作用。
课程目标2. 掌握桥梁工程抗震与抗风设计的基本原理和分析方法，熟悉桥梁抗震与抗风设计规范。
通过文献或资料研究，掌握桥梁抗震与抗风理论的发展历程与最新研究成果，了解最新的桥梁抗震与抗风设计理念，能够利用结构力学、桥梁工程及相关规范的要求进行设计和分析。
在提出解决复杂结构或环境下桥梁抗风与抗震设计方案时具有创新意识。
课程目标对毕业要求的支撑关系四、课程教学内容与学时分配五、课程教学方法1．采用以问题为导向的启发式教学，培养和激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。
2．课程采用PPT教学模式，增强课程的信息量和感性认识。
3. 理论教学与工程实践相结合，引导学生应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，采用现代设计方法和手段，进行机构分析、综合与仿真，培养其识别、表达和解决土木类专业相关工程问题的思维方法和实践能力。
浅谈桥梁结构的风振控制现代桥梁结构趋于轻、柔的特点给结构本身抗风抗震性能提出了考验。
由此可见，通过对大跨度桥梁的抗风问题进行理论研究，采取有效的措施把风对桥梁的危害控制在容许范围内，具有十分重要的理论价值和实际意义。
上世纪80年代以来，桥梁风振控制理论研究发展迅速，并且得到了实际应用。
随着大跨度桥梁的普遍兴建和高效能建桥材料的广泛应用，现代桥梁的结构形态逐渐向大跨、轻、柔方向发展。
虽然这对于美观及经济性方面是有益的，但是却给结构设计、施工甚至运营提出了更高更严格的要求。
大跨度桥梁作为生命线工程的重要组成部分，在政治、经济领域占据着重要的地位，对于它们的安全性应给予格外的重视。
现代桥梁结构趋于轻、柔的特点给结构本身抗风抗震性能提出了考验。
随着大跨度柔性桥梁的出现，风荷载往往成为结构上的支配性荷载。
风是空气从气压大的地方向气压小的地方流动而形成的。
风在行进中遇到结构，就形成风压力，使结构产生振动和变形。
桥梁受风力的作用后，结构物振动与风场间产生的互制现象—空气弹力效应所引起的气动力不稳定现象机率大为增加，强风、弱风都有可能使之整体或局部产生损坏。
例如，1940年11月7日，美国华盛顿州建成才4个月的老塔科马(Tacoma)悬索桥(主跨853m)仅在8级大风作用下就发生强烈的风致振动而破坏的严重事故。
该事件促使了桥梁工程界对结构风致振动的研究，并由此发展了一门新的学科—桥梁风工程学。
近几年来，随着我国大跨度桥梁的建设，桥梁风害也时有发生，江西九江长江公铁两用钢拱桥吊杆的涡激共振；上海杨浦大桥斜拉索的涡振和雨振损坏套索等。
由此可见，通过对大跨度桥梁的抗风问题进行理论研究，采取有效的措施把风对桥梁的危害控制在容许范围内，具有十分重要的理论价值和实际意义。
2、桥梁结构的风致振动桥梁结构风致振动可分为两大类：一类为限幅振动，主要包括抖振和涡激振；另一类为发散性振动，主要包括驰振和颤振。
桥梁的抖振是指桥梁结构在紊流场作用下的随机性强迫振动。
