大型斜拉桥风致振动机理及分析方法
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大跨度斜拉桥颤抖振响应及静风稳定性分析一、本文概述随着交通工程技术的不断发展和创新,大跨度斜拉桥作为现代桥梁工程的重要代表,其在桥梁建设领域的应用越来越广泛。
然而,随着桥梁跨度的增大,其结构特性和动力学行为也变得越来越复杂,尤其是在强风作用下的颤抖振响应和静风稳定性问题,已经成为桥梁工程领域研究的热点和难点。
本文旨在针对大跨度斜拉桥的颤抖振响应及静风稳定性进行深入的分析和研究,以期为提高大跨度斜拉桥的设计水平和安全性提供理论支持和实践指导。
本文首先将对大跨度斜拉桥的结构特点和动力学特性进行概述,阐述其在强风作用下的颤抖振响应机制和静风稳定性的基本概念。
接着,本文将详细介绍大跨度斜拉桥颤抖振响应的分析方法,包括颤振机理、颤振分析方法以及颤振控制措施等。
本文还将探讨大跨度斜拉桥的静风稳定性分析方法,包括静风稳定性评估方法、静风稳定性影响因素以及静风稳定性控制措施等。
本文将结合具体工程案例,对大跨度斜拉桥的颤抖振响应及静风稳定性进行实例分析,以验证本文所提分析方法的有效性和实用性。
本文的研究成果将为大跨度斜拉桥的设计、施工和运营提供有益的参考和借鉴,对于提高我国桥梁工程的设计水平和安全性具有重要的理论意义和实践价值。
二、大跨度斜拉桥颤抖振响应分析大跨度斜拉桥作为现代桥梁工程的重要形式,其结构特性和动力行为是桥梁工程领域研究的重点。
颤抖振,作为一种常见的桥梁振动形式,对桥梁的安全性和使用寿命有着重要影响。
因此,对大跨度斜拉桥的颤抖振响应进行深入分析,对于优化桥梁设计、确保桥梁安全具有重要的理论价值和实际意义。
在颤抖振分析中,首先要考虑的是桥梁结构的动力学特性。
大跨度斜拉桥由于其特殊的结构形式,其动力学特性相较于传统桥梁更为复杂。
在风的作用下,桥梁的振动会受到多种因素的影响,包括桥梁自身的结构参数、风的特性以及桥梁与风的相互作用等。
因此,在进行颤抖振分析时,需要综合考虑这些因素,建立准确的动力学模型。
要关注颤抖振的响应特性。
斜拉索风雨激振问题研究综述摘要:从现场观测、风洞试验、理论分析和CFD数值模拟四个方面对斜拉桥拉索风雨激振问题的研究现状进行了概括和总结,分析了已有的研究成果,对今后的研究方向提出展望,供相关研究人员参考。
关键字:斜拉桥,拉索,风雨激振1.引言斜拉桥是一种由三种基本承载构件,即梁(桥面)、塔和两端分别锚固在塔和梁上的拉索共同承载的结构体系,以其结构受力性能好、跨越能力强、结构造型多姿多彩、抗震能力强及施工方法成熟等特点,而成为现代桥梁工程中发展最快、最具有竞争力的桥型之一,在桥梁工程中得到了越来越多的应用。
由于斜拉索质量、刚度和阻尼都很小,随着斜拉桥跨度的增大,拉索振动问题的影响日益显著。
在各种振动情况中,风雨激振是拉索风致振动中最强烈的一种,且风雨激振的起振条件容易满足,振幅极大,对桥梁的危害最为严重,因而关于斜拉桥拉索风雨激振的研究得到了国内外学者的广泛重视。
风雨激振是指干燥气候下气动稳定的圆形截面的拉索,在风雨共同作用下,由于水线的出现,改变了拉索的截面形状,使其在气流中失去稳定性,由此发生的一种大幅振动。
2.研究现状2.1.现场实测现场观测是最早用于研究风雨激振的手段。
它可以获得拉索风雨激振最准确的特征,为验证风洞试验和理论分析研究结果的真实性、可靠性提供宝贵的资料。
Hikami等[1]对日本名港西(MeikoNishi)大桥的实测。
20世纪80年代,在日本建造名港西大桥的过程中,发现了比较严重的风雨激振现象,Hikami等选取了其中24根索进行实测,对该桥进行了为期5个月的现场实测,实测内容包括索面的拉索振幅。
Main和Jone[3]对美国Fred Hartman桥的斜拉索风雨激振记录。
进行了16个月的现场监测,分析了记录的5000组5分钟时程的斜拉索加速度和气象资料。
陈政清[4]等对洞庭湖大桥的实测。
自2001年1月至2004年4月,陈政清在国家自然科学基金资助下,与香港理工大学合作,在岳阳洞庭湖大桥上进行了连续4年的风雨激振观测研究。
重载列车引起的大跨度斜拉桥拉索振动研究近年来,随着我国铁路网络的快速发展,大跨度斜拉桥作为铁路架设的重要选择之一得到了广泛应用。
在列车通过斜拉桥时,列车引起的拉索振动问题成为了研究的焦点。
大跨度斜拉桥是指主跨大于1000米的斜拉桥。
由于其独特的结构形式和大跨度的特点,斜拉桥在列车通行时会引起明显的拉索振动。
列车通过斜拉桥时所产生的力学效应会导致拉索的振动,严重时会对斜拉桥的安全性和舒适性产生不利影响。
研究列车引起的拉索振动现象对于提高斜拉桥的设计和运行安全性具有重要的意义。
目前,国内外学者对列车引起的斜拉桥拉索振动问题展开了广泛的研究。
通过理论分析、模拟计算和实验验证等方法,研究人员揭示了列车引起的拉索振动的机理,并提出了相应的控制措施。
研究人员通过建立合理的数学模型,对列车通过斜拉桥引起的拉索振动进行研究。
根据动力学原理和拉索的特性,他们分析了列车通过斜拉桥时产生的力学效应,并推导出拉索振动的基本方程。
通过数值模拟方法,研究人员模拟了列车通过斜拉桥的过程,得到了拉索的动态响应。
通过分析拉索振动的幅值和频率等参数,他们探讨了列车速度、质量和振动频率等因素对拉索振动的影响,并提出了相应的控制方法。
研究人员还利用实验验证的方法,对列车引起的拉索振动进行了研究。
通过搭建实验平台,他们观测和测量了列车通过斜拉桥时拉索的振动情况,并对实验结果进行了分析和总结。
通过以上的研究,研究人员发现了列车引起的拉索振动现象的特点和规律。
他们还提出了一些控制措施,如调整列车运行速度、改变列车质量分布、增加阻尼器等方法来减小拉索振动。
这些研究成果为大跨度斜拉桥的设计和运行提供了一定的理论依据和技术支持。
重载列车引起的大跨度斜拉桥拉索振动是一个值得深入研究的问题。
通过建立合理的数学模型、进行数值模拟和实验验证,我们可以揭示拉索振动的机理,提出相应的控制方法,从而提高斜拉桥的设计和运行安全性,推动我国铁路网络的进一步发展。
多塔斜拉桥风致抖振响应的粘滞阻尼器控制研究
多塔斜拉桥是一种复杂的桥梁,由于它的复杂构造,响应于外部环境的变化是非常敏感的,所以这种种桥梁往往会受到外界机械和气象因素的影响,导致抖振和振动,从而影响桥梁的安全性和稳定性。
因此,如何控制多塔斜拉桥的抖振是桥梁设计抗震领域的一个重要问题。
为了解决多塔斜拉桥的抖振问题,人们提出了许多消除抖振的措施,粘滞阻尼器控制是其中最主要的一种控制方法。
它利用底座的粘滞阻尼器对上部的斜拉索进行阻尼,减少抖振的影响。
同时,要根据实际情况合理选择粘滞阻尼器的质量、形状、尺寸和角度的等参数,尽可能使该参数具有较高的抑制能力、可靠性和实用性。
粘滞阻尼器控制方法不仅能够在有限步长内有效降低多塔斜拉桥的抖振响应,其还可以保证桥梁的稳定性和安全性。
在允许的负荷、温度和湿度条件下,桥梁的抗震能力、可靠性和耐久性可进一步提高。
另外,粘滞阻尼器控制也具有节约能源、保护环境和提升桥梁形象等优点。
以上就是多塔斜拉桥风致抖振响应的粘滞阻尼器控制研究的简介。
粘滞阻尼器控制旨在有效抑制多塔斜拉桥的抖振,从而确保桥梁的稳定性和安全性。
未来国家应充分利用这一技术来改善桥梁的安全性和可靠性,并通过新型材料创造具有更高力学性能的新型多塔斜拉桥。
桥梁风致振动综述摘要:桥梁,作为一种连接构造物,从古至今扮演着跨越天堑、连接通达的重要角色。
从最开始的天然桥梁,到慢慢出现的石拱桥,到梁桥板桥,再到现代桥梁结构,桥梁的发展历史悠久,并且成果斐然。
但是在发展的过程中,不可避免的遇到了很多问题,这些问题有些被攻克解决了,还有一些仍未能被人类精确地理解和研究,仍在威胁着桥梁的安全。
本文主要讨论大跨度桥梁的风致振动问题与抗风设计方法。
关键词:桥梁风致振动,大跨度桥梁,桥梁抗风设计一、大跨径桥梁的轻柔化在了解风致振动、风工程之前,我们先要了解,风究竟是什么呢?风是大气边界层内空气流动现象, 并且其流动的速度和方向具有随时间和空间随机变化的特征。
在研究风对桥梁的作用时, 通常把风处理为在一定时距内不随时间变化的平均风和随时间随机变化的脉动风速两部分。
风作用于桥梁结构时, 由风的压力作用形成对结构的风荷载, 同时, 风还会引起桥梁的颤振、驰振、抖振和涡激振动等各种形式的振动。
20世纪,大跨径桥梁得到了发展,然而在这些发展初期,风致振动稳定并没有成为大跨径桥梁的重要控制因素。
直到1940年11月,位于美国华盛顿州、仅建城4个月的塔科马(Tacoma)大桥,在风速甚至不足20m/s的风下,发生了破坏。
这场破坏举世震惊,也第一次让工程师们认识到风对于大跨径桥梁的重要作用。
那么为什么,大跨径桥梁对风的敏感性这么高呢?这里我们要从大跨径桥梁的轻柔化说起。
为了减轻自重,增强跨越能力,比起传统混凝土桥梁,大跨径桥梁通常采用钢结构、钢混组合、结合结构等。
我们知道,钢材料的阻尼(damper)要小于混凝土,那么大跨径桥梁材料的基频也较小,通常为0.08Hz左右,而风的卓越频率在0.1Hz左右,二者比较相近,易产生共振;而相应的,地震卓越频率在1Hz左右,不易于大跨径桥梁产生共振。
这就解释了为什么大跨径桥梁对风作用敏感、对地震作用较不敏感,而小跨境桥梁恰恰与之相反。
二、风工程风工程(wind engineering)是指与自然风有关的生活或工业应用设施等主要涉及自然风的流体力学特性和设施的结构力学特性。
斜拉桥拉索振动控制新技术研究一、本文概述随着现代桥梁工程技术的飞速发展,斜拉桥作为一种优美的桥梁结构形式,在世界各地得到了广泛的应用。
然而,斜拉桥拉索的振动问题一直是工程师们关注的焦点。
拉索振动不仅影响桥梁的正常使用,严重时还可能引发结构破坏,甚至威胁到人们的生命安全。
因此,研究斜拉桥拉索振动控制技术具有重要意义。
本文旨在探讨斜拉桥拉索振动控制的新技术,通过系统地分析和研究,为斜拉桥的设计、施工和维护提供理论支持和实践指导。
文章首先介绍了斜拉桥拉索振动的成因和分类,分析了不同振动类型对桥梁结构的影响。
随后,详细综述了国内外在斜拉桥拉索振动控制方面的研究进展,总结了现有技术的优缺点。
在此基础上,本文提出了一种新型的斜拉桥拉索振动控制技术,并对其原理、实现方法以及预期效果进行了详细的阐述。
通过本文的研究,期望能够为斜拉桥拉索振动控制领域的发展贡献新的力量,推动桥梁工程技术的不断进步,为人类的交通事业做出更大的贡献。
二、斜拉桥拉索振动机理分析斜拉桥拉索的振动问题,作为桥梁工程领域的一个重要研究方向,对桥梁的安全性和耐久性具有显著影响。
拉索作为斜拉桥的主要承重构件之一,其振动特性及机理的深入研究对于桥梁的长期运营和维护至关重要。
我们需要了解斜拉桥拉索的基本振动形式。
拉索的振动可以分为自由振动和强迫振动两大类。
自由振动是指在没有外界激励作用下,拉索由于初始扰动而产生的振动,这种振动形式通常会在短时间内衰减。
而强迫振动则是由外部激励,如风力、车辆通行等引起的,这种振动可能会持续较长时间,对拉索造成疲劳损伤。
斜拉桥拉索的振动与多种因素有关,包括拉索的自身特性(如长度、直径、材料属性等)、外部激励的特性(如频率、幅值等)以及桥梁的整体结构特性。
例如,拉索的长度和直径会直接影响其固有频率和阻尼比,从而影响其振动响应。
而外部激励的特性和桥梁的整体结构特性则会影响拉索的振动形式和振幅。
斜拉桥拉索的振动还可能受到一些非线性因素的影响,如拉索的垂度效应、大振幅振动时的气动力效应等。
斜拉桥风致抖振时域分析摘要:随着交通事业的快速发展,在我国中西部地区需要建设大量的斜拉桥等大跨度柔性桥梁用于跨越沟谷。
该地区是我国风灾发生较高的区域之一,风环境复杂多变,除了对斜拉桥进行静风稳定的验算,同时也有必要研究脉动风对斜拉桥影响。
本文将通过时域方法分析斜拉桥的抖振。
关键词:斜拉桥脉动风抖振时域分析中图分类号:u4 文献标识码:a 文章编号:1007-0745(2013)05-0178-021.引言我国的中西部山区面积广大,地形复杂,具有山高谷深,风环境复杂等特点,这就需要建设大跨径桥梁以跨越山谷、河流等。
其中斜拉桥是跨越能力比较强的柔性桥型之一。
旧塔科马桥的风毁事故引起人们对桥梁风致振动的关注,其中风对斜拉桥等大跨度桥梁的影响不容忽视。
频域分析、全桥模型风洞试验方法和时域分析方法是现在分析桥梁抖振的主要方法,其中桥梁有限元模型时域分析是比较常用的方法。
2.时域方法的主要步骤桥梁结构抖振时域分析主要包括三个方面:一是空间脉动风场的有效模拟;二是时域风荷载模型的处理;三是非线性时程分析。
2.1.脉动风的模拟1)主梁模型的选择。
在大跨径桥梁全桥的结构分析中,常采用平面和空间杆系结构,塔和墩简化为通过其中心线的两节点两单元,而斜拉索等杆系简化为两节点杆单元。
在三维空间分析中,由于主梁作为横向尺寸较大的实体结构,其纵向还有斜拉索、纵梁等不同构件连接。
都使得不能只用一个空间梁单元进行描述。
大跨径桥梁主梁主要有三种不同的计算模型:三梁式、双梁式以及鱼骨式。
2)风场模拟方法的选择。
抖振响应时域分析,首先依据目标功率谱函数数值模拟空间脉动风场。
对于平稳随机过程,比较常用的方法有谐波合成法与线性滤波法。
谐波合成法计算量较大,但是精度较高,一般常采用这种方法。
2.2.抖振风荷载2.3.非线性时程分析结构几何非线性处理方法。
现代大跨径桥梁的柔性特征十分明显,特别是悬索桥和斜拉桥,对其进行动力分析时必须要考虑几何非线性,才能得到精确的计算结果。
大跨度斜拉桥颤抖振响应及静风稳定性分析大跨度斜拉桥颤抖振响应及静风稳定性分析随着现代交通运输的发展,大跨度斜拉桥作为一种经济、有效的桥梁结构形式,逐渐成为城市交通的重要组成部分。
然而,大跨度斜拉桥在面临强风等外界环境因素时会出现颤抖振响应,这对桥梁的安全稳定性产生了重要影响。
因此,进行大跨度斜拉桥颤抖振响应及静风稳定性的分析具有非常重要的实际意义。
颤抖振响应是指桥梁在行车荷载或风荷载作用下的动态响应行为。
由于大跨度斜拉桥的特殊结构形式,其振动特性相较于传统的悬索桥或梁桥有所不同。
斜件的倾角和预应力的设置对大跨度斜拉桥的颤抖振响应具有重要影响。
通过对桥梁结构的数值模拟和实验研究,可以得到桥梁在外界荷载作用下的振动特性,进而评估其安全性。
这对于斜拉桥的设计、建造和运营具有重要的指导作用。
静风稳定性是指桥梁在强风作用下的稳定性能。
由于大跨度斜拉桥的细长结构特点,桥梁容易受到侧风作用而引起的侧向位移和振动。
为了保证斜拉桥的安全性,需要对桥梁的静风稳定性进行研究和分析。
通过对桥梁结构和风场的数值模拟,可以得到桥梁在不同风速下的静风压力分布及其对结构的影响。
这对于斜拉桥的设计、施工和运行具有重要的参考价值。
大跨度斜拉桥的颤抖振响应和静风稳定性分析存在一定的挑战和难点。
首先,斜拉桥结构的复杂性使得数值模拟和实验研究需要考虑更多的因素和参数。
其次,大跨度斜拉桥往往需要考虑多种荷载作用的综合影响,例如行车荷载和强风荷载的同时作用。
最后,斜拉桥结构的动态效应与静态效应相互影响,需要进行整体的分析和评估。
为了解决以上问题,需要采用一系列科学合理的研究方法和手段。
对于颤抖振响应分析,可以采用有限元方法进行数值模拟,结合实验数据进行验证。
对于静风稳定性分析,可以通过数值模拟得到桥梁结构在不同风速下的静风压力场,并利用风洞实验对模拟结果进行校正和优化。
同时,还需考虑预应力调整、导风系统设计等措施对斜拉桥静风稳定性的影响和改善效果。