特大型桥的自振特性分析

钢结构桥梁的自振特性与控制钢结构桥梁是现代交通基础设施中常见的一种桥梁型式，具有承载能力强、稳定性好等特点。

然而，钢结构桥梁的自振特性可能导致其在受到外力激励时发生共振现象，进而引发结构破坏和灾害事故。

为了保证桥梁的安全运行，研究钢结构桥梁的自振特性并采取控制措施变得尤为重要。

一、钢结构桥梁的自振特性钢结构桥梁的自振特性主要受到以下几个因素的影响：1. 材料特性：钢结构桥梁采用的钢材具有一定的弹性模量和密度，这些材料特性会直接影响桥梁的固有频率和自振特性。

2. 结构形式：钢结构桥梁的结构形式多种多样，包括悬索桥、梁桥等。

不同结构形式下的桥梁会有不同的固有频率和自振特性。

3. 外力激励：车辆行驶和风力等外力的作用会引起桥梁的振动。

如果外力的频率接近桥梁的固有频率，就会导致桥梁产生共振现象，从而增加桥梁的振动幅度，甚至引发桥梁的破坏。

二、钢结构桥梁的自振控制技术为了减小钢结构桥梁的自振幅度，提高桥梁的稳定性和安全性，需要采取一系列的自振控制技术。

1. 调整刚度：通过增加或减小构件的刚度，可改变桥梁的固有频率，使其远离外力频率，减小共振风险。

例如，通过加装加劲筋、加固节点等方式，增加整个桥梁的刚度，使其固有频率向低频移动。

2. 吸振器：在桥梁结构中安装吸振器可以吸收并分散桥梁振动的能量，从而减小振幅。

常见的吸振器包括液体阻尼器、摩擦阻尼器等。

3. 主动控制系统：通过在桥梁结构中设置传感器和执行器，实现实时的振动调节和控制。

主动振动控制系统可以根据外界振动信号实时调整构件的刚度和阻尼，从而达到减小自振振幅的目的。

三、案例分析以某钢结构桥梁为例，采用了主动控制技术进行自振控制。

在桥梁结构中安装了传感器，实时监测桥梁的振动状态。

当外界振动频率接近桥梁的固有频率时，控制系统会自动调节构件的刚度和阻尼，抑制共振现象的发生。

通过实验和模拟计算，证明了主动控制技术对钢结构桥梁的自振控制具有良好的效果。

在外界激励下，桥梁振幅显著减小，振动能量得到有效吸收和分散，保证了桥梁的安全运行。

大跨度桥梁的自振频率分析桥梁作为一种重要的交通设施，承载着人们的出行需求。

而在大跨度桥梁的设计和施工中，自振频率的分析是一项关键任务。

本文将对大跨度桥梁自振频率的分析进行探讨。

一、大跨度桥梁自振频率的意义桥梁的自振频率是指桥梁在自由振动状态下的特征频率。

了解桥梁的自振频率能够帮助工程师判断桥梁的稳定性和安全性。

如果桥梁在风荷载、地震等外力作用下频率接近自身的自然频率，就容易发生共振现象，引发结构破坏，对桥梁的使用安全造成威胁。

二、大跨度桥梁自振频率的计算方法大跨度桥梁的自振频率计算方法有两种：解析法和数值法。

解析法是基于桥梁的动力学原理和结构简化模型，进行频域分析和时间域分析，计算出桥梁的自振频率。

这种方法适用于结构简单的桥梁，计算结果准确可信。

然而，对于大跨度桥梁复杂的结构体系，解析法往往难以应用。

数值法是借助计算机进行桥梁动力特性的计算，通过有限元分析等数值方法，将桥梁的结构划分为离散的单元，在计算机上模拟结构的动力响应，得出自振频率。

数值法相对解析法而言，适用面更广，可以灵活应对不同结构的计算需求。

三、大跨度桥梁自振频率的影响因素大跨度桥梁的自振频率受到多种因素的影响。

1. 结构材料：不同材料的桥梁，由于密度、弹性模量等物理性质的差异，其自振频率也会有所不同。

2. 结构形式：桥梁的结构形式对其自振频率也有较大影响。

例如，悬索桥和梁桥相比，悬索桥的自振频率更高。

3. 桥梁跨度：大跨度桥梁的自振频率相对较低，因此在设计大跨度桥梁时需要给予足够的注意。

4. 动力荷载：风荷载和地震荷载等动力荷载会对桥梁的自振频率产生一定的影响。

四、大跨度桥梁自振频率的控制方法为了控制大跨度桥梁的自振频率，减少桥梁共振的可能性，设计中可以采取以下措施：1. 结构加固：合理调整桥梁的结构形式、结构材料，增加梁的刚度和强度，以提高自振频率。

2. 风洞试验：通过在设计过程中进行风洞试验，了解设计桥梁在不同风速下的响应特性，优化结构设计。

桥梁结构的振动与减震控制桥梁结构的振动问题一直以来都备受关注。

随着现代桥梁的跨度和高度不断增加，桥梁结构在遭受外力作用时所产生的振动也日益显著。

对于大跨度、高自振频率的桥梁结构而言，其振动问题已经成为限制工程性能和使用寿命的重要因素。

因此，研究桥梁结构的振动特性，并采取相应的减震控制措施成为提高桥梁结构安全性和舒适性的关键。

1. 桥梁结构的振动特性桥梁结构在遭受外界荷载时，会发生自由振动或强迫振动。

自由振动是指桥梁结构在没有外界激励作用下的自然振动，其振动频率与桥梁的固有特性相关。

强迫振动是指桥梁结构在受到外界激励作用下的振动，外界激励可以是车辆行驶产生的载荷、风速、地震等。

桥梁结构由于体积大且刚性高，振动特性往往比较复杂，可能存在多种振动模态。

了解桥梁结构的振动特性对于进行减震控制具有重要意义。

2. 桥梁结构的减震控制方法（1）被动减震控制：被动减震控制是指通过添加有效阻尼器、质量块等被动元件来消耗桥梁结构振动能量的一种方法。

被动减震控制的主要原理是利用附加的阻尼器阻尼桥梁结构的振动，从而减小结构的加速度响应。

常见的被动减震控制方法包括液体减振器、摩擦阻尼器等。

（2）主动减震控制：主动减震控制是指将传感器、执行器等主动元件应用于桥梁结构，通过采集结构振动响应并进行实时控制，实现对结构振动的主动抑制。

主动减震控制系统具有反馈闭环、自适应调节等特点，能够根据桥梁结构的实时振动状态进行有效的控制，从而减小结构的振动响应。

主动减震控制方法包括电液伺服减震、电流控制阻尼器等。

3. 减震控制技术的应用案例减震控制技术在实际工程中已经得到广泛应用。

例如，日本的“神户大桥”在1995年的阪神大地震中因减震控制系统的作用，减少了地震对桥梁产生的破坏。

另一个例子是位于美国旧金山湾区的“新金门大桥”，该桥梁采用了主动减震控制系统，可以实时监测桥梁的振动状态，并使用伺服阀进行控制，从而减小了桥梁结构的振动响应。

4. 减震控制技术的发展趋势随着科技的不断进步和减震控制技术的研究深入，人们对于桥梁结构振动控制技术的要求也越来越高。

桥梁结构的振动特性与实践案例分析桥梁结构是现代社会重要的基础设施，它们承载着交通运输的重任，保障着人们的出行安全和经济的发展。

然而，桥梁结构的振动特性对于其稳定性和安全性具有重要影响。

因此，深入了解桥梁结构的振动特性，并通过实践案例分析来探讨解决方法，对于提高桥梁工程的质量和安全性具有重要意义。

首先，桥梁结构的振动特性是指在受到外界激励或自身系统内部激励下，结构会发生振动。

振动特性包括振动频率、振动模态和振动幅值等参数。

振动频率是指桥梁结构在特定的条件下的振动周期，它与结构的刚度和质量密切相关。

振动模态是指桥梁结构在不同振动频率下的振动形态，它与结构的固有频率和振动模态形式有关。

振动幅值是指桥梁结构振动的幅度大小，它与激励的力度和结构的阻尼特性有关。

其次，桥梁结构的振动特性会对结构的稳定性和安全性产生影响。

当桥梁受到外界激励（如风荷载、地震等）时，如果结构的振动频率与激励频率接近甚至相同，就会出现共振现象。

共振会导致结构振幅增大，从而可能引起结构的破坏和倒塌。

此外，结构的振动还会导致桥梁的舒适性下降，对行人和车辆的安全造成威胁。

针对桥梁结构的振动问题，我们可以采取一系列的措施来保障桥梁的稳定性和安全性。

首先，通过结构设计和分析，合理选择结构材料和断面形状，提高桥梁的抗振能力。

其次，进行结构的振动监测与评估，了解结构的振动性能，及时采取相应的措施，如增加阻尼器、加强刚度等。

同时，制定科学合理的维护养护计划，及时发现和修复结构的损伤，防止进一步的振动放大。

本文将通过实践案例分析来探讨桥梁结构的振动特性及其对结构的影响。

以北京市某桥梁为例，该桥梁于1990年建成，经过多年的使用，出现了明显的振动问题。

通过实测数据和有限元分析，我们发现该桥梁的固有频率与甚至接近风荷载频率，导致桥梁受到风荷载时出现共振现象，振幅增大，威胁到行车安全。

因此，我们采取了增加阻尼器和加强结构刚度的措施，在不改变原有结构的情况下有效控制了振动问题。

V ol120　N o14公　路　交　通　科　技2003年8月JOURNA L OF HIGHWAY AND TRANSPORT ATION RESEARCH AND DEVE LOPMENT 文章编号:1002Ο0268(2003)04Ο0041Ο03大跨独塔斜拉桥的自振特性测试与分析王振阳,叶贵如,徐　兴(浙江大学土木工程系,浙江　杭州　310027)摘要:宁波招宝山大桥是一座跨径较大的独塔斜拉桥,结构形式较为复杂。

本文介绍了桥梁自振特性的现场测试情况,建立了基于实体退化单元的三维有限元分析模型。

通过计算和测试结果的比较说明环境随机振动法的适用性和计算分析方法的准确性,同时也说明了招宝山大桥在运营状态下动力特性符合要求。

关键词:自振特性;实体退化单元;环境振动;斜拉桥;有限元中图分类号:U448127 文献标识码:AModal Mea surement and Analysis of LongΟspan CableΟstayed Bridge with Single TowerWANG ZhenΟyang,YE GuiΟru,XU Xing(Department of Civil Engineering,Zhejiang University,Zhejiang　Hangzhou　310027,China)Abstract:Zhaobaoshan Bridge in Ningbo is a longΟspan cableΟstayed bridge with single tower and it is very complex in structural style.In this paper,how to measure the vibration characteristics is introduced,and a3D finite element m odel based on the degenerated s olid elements is established.The applicability of the measurement methods and the accuracy of the analysis can be proved by the comparis on between the results of calculation and the results of measurement.And the results als o show the dynamic characteristics of Zhaobaoshan Bridge in service meet with the specific requirements.K ey words:Vibration characteristics;Degenerated s olid elements;Ambient vibration;CableΟstayed bridge;Finite element method0　引言宁波招宝山大桥位于宁波市甬江入海口,其主桥为带有协作体系的双索面预应力混凝土独塔斜拉桥,主跨258m,其跨径布置为7415m+258m+102m+83m +4915m,总长567m,桥面宽2915m。

桥梁结构动力特性分析桥梁结构是城市交通建设中必不可少的重要组成部分。

为了确保桥梁的安全性和可靠性，在设计和施工过程中，必须对桥梁的动力特性进行充分的分析。

本文将对桥梁结构的动力特性进行详细讨论，包括桥梁结构的固有频率、自由振动、强迫振动以及可能引起的共振现象等。

一、固有频率固有频率是指桥梁结构在没有外力作用的情况下，自身固有特性所具有的振动频率。

桥梁结构的固有频率是通过结构的质量、刚度和几何尺寸来确定的。

一般来说，桥梁的固有频率越高，结构的刚度越大，相应地，结构的稳定性和抗风、抗震能力也会更高。

二、自由振动自由振动是指桥梁结构在受到外力激励之前的自由振动行为。

当桥梁结构受到外力干扰后，会出现固有频率下的自由振动。

自由振动是桥梁在没有外力干扰下的自然振动，也是研究桥梁动力特性的重要基础。

三、强迫振动强迫振动是指桥梁结构在受到外力激励时的振动行为。

在桥梁的正常使用过程中，会受到行车荷载、风力、地震等各种外力的作用，从而引起结构的强迫振动。

通过对桥梁结构的强迫振动进行分析，可以评估结构的动力响应和力学性能。

四、共振现象共振是指外力激励频率与桥梁结构的固有频率非常接近，从而导致结构发生巨大振幅的现象。

共振是桥梁结构动力特性中非常重要和危险的现象，因为共振会导致结构的破坏和失效。

因此，在桥梁设计和施工过程中，必须避免共振的发生。

五、动力特性分析方法为了分析桥梁结构的动力特性，工程师们可以采用多种分析方法。

常见的方法包括模态分析、频率响应分析和时程分析等。

模态分析是通过计算桥梁结构的固有振型和固有频率来进行分析，可以预测结构在不同固有频率下的振动情况。

频率响应分析是通过施加频率变化的外力激励，来分析桥梁结构的响应情况。

时程分析是通过实测或模拟不同的时间历程，来研究桥梁结构在动力加载下的响应和变形情况。

六、桥梁结构动力特性在实际工程中的应用在实际桥梁工程中，准确分析桥梁结构的动力特性对于设计和施工至关重要。

首先，通过分析桥梁的固有频率和自由振动，可以确定结构的稳定性和抗风、抗震能力。

桥梁结构中的自振特性分析与优化桥梁作为人类交通工程中重要的基础设施，其结构设计与安全性一直备受关注。

在桥梁结构中，自振特性是一个重要的考虑因素。

因为自振特性不仅与桥梁结构的稳定性和使用寿命有关，还与桥梁的舒适度和振动响应有紧密的联系。

因此，对桥梁结构中的自振特性进行分析与优化显得尤为重要。

首先，我们需要了解什么是桥梁结构的自振特性。

自振特性是指桥梁在承受外力作用下以自身的固有频率进行振动的特性。

这种自振特性可以导致桥梁结构的破坏，比如共振效应会导致结构的疲劳断裂和损坏。

因此，正确分析桥梁结构的自振特性是保证桥梁结构安全性的关键。

为了分析桥梁结构的自振特性，工程师们通常使用有限元方法。

这种方法通过将复杂的桥梁结构离散为一系列小单元，然后在每个单元上建立一个数学模型，最终将整个结构分析为一个由各个单元组成的系统。

通过对这个系统进行求解，可以得到桥梁结构的固有频率和模态形态等信息。

在分析桥梁结构的自振特性时，我们可以考虑预测结构的固有频率。

固有频率是指桥梁结构在没有外力作用下自己振动的频率。

通过预测固有频率，我们可以了解结构在自振状态下的振动频率范围，从而判断结构是否存在共振的风险。

如果结构的固有频率与外界激励频率相近，就可能引发共振，导致结构的破坏和疲劳断裂。

因此，在设计桥梁结构时，预测固有频率是非常关键的。

此外，我们还可以优化桥梁结构的设计，以改善其自振特性。

在桥梁结构设计中，可以采用一些优化措施来提高结构的固有频率，并减小共振的风险。

例如，可以通过增加结构的刚度来提高固有频率，或者改变结构的几何形状和材料属性，以调整结构的模态分布和频率响应。

此外，还可以通过优化结构的质量分布和分布质量的形状，来改变结构的振动特性。

在进行桥梁结构的自振特性优化时，值得注意的是平衡结构的稳定性和舒适度。

尽管增加结构的刚度可以提高固有频率，但过高的刚度可能会导致结构的不稳定性和振动响应的增加。

因此，在优化桥梁结构时，需要综合考虑结构的强度、刚度和舒适度等因素，以求得一个最优的设计方案。

汕头海湾大桥整体自振模态的测试与分析汕头海湾大桥整体自振模态的测试与分析摘要：针对该桥整体模态的脉动法测试，本文阐述了其中的关键测试技术与分析技术，对测试系统的合理组成、采样频率的正确设置进行了详细说明。

在采样频率已经合理设置的条件下如何进一步提高频率分辨率、获取足够的频率分析精度和阻尼分析精度本文也进行了论述。

实测结果表明：相同模态振型的条件下实测频率值大干设计计算值。

关键词：模态振型脉动试验模拟滤波器采样定理一、前言汕头海湾大桥位于汕头港的人海口，大桥全长2500m，其中主桥长760m，采用154＋452＋154（m）三跨双铰预应力混凝土加劲箱梁结构体系，引桥部分除在北副航道处设2孔50m刚构外，其余均为钢筋混凝土多片式T梁，下部结构采用双柱式桥墩。

桥梁设计荷载为汽车一超20级、验算荷载力挂车一120。

大桥具备汽车专用与城市交通双重功能，其中主桥设计车速为60kin／h。

由于该桥是我国第一座现代化的大跨度悬索桥，其设计及施工经验明显不足，而且该桥又处于高密度的车辆荷载作用下，且入海口处的潮汐、台风及海洋性气候对该桥影响也较大。

1999年的台湾大地震也必定影响到该桥，所以对该桥在实际运营条件下动力性能的掌握变得尤为重要。

根据脉动试验获得大型低频桥梁结构的模态参数，被认为是一种可靠的掌握桥梁动力特性的实用方法。

桥梁经过一段使用期以后，如果发生病害或者实际约束状态发生改变，则桥梁结构的频率和振型等固有特性参数必定会发生改变。

这样，根据前后桥梁自振特性实测值的改变，就可以对桥梁的实际状态作出评定。

受汕头海湾大桥有限公司的委托，铁道部科学研究院于1999年11且对大桥进行了首期全面运营监测，本文介绍模态参数测试部分的分析方法与有关结论。

二、该桥用脉动试验法测试、分析结构模态振型过程中的几个关键问题1.主桥实际振动频带的正确估计对一个实际结构，在动态测试之前，应结合结构的构造特点并结合可靠的理论计算结果，对实际可能出现的振动频带分布作出正确的估计，这是非常重要的。

桥梁结构的振动分析桥梁作为重要的交通工程设施，承担着道路、铁路等交通运输的重要任务。

然而，在桥梁使用过程中，会遇到各种自然、人为因素引起的振动问题。

因此，对桥梁结构的振动进行准确分析和评估，对于确保桥梁的安全性和稳定性具有重要意义。

一、振动类型及特点桥梁结构的振动类型可以分为自然振动和强迫振动两种。

自然振动是指桥梁在受到外力作用下所产生的固有频率振动。

桥梁结构具有多个振动模态，每种模态都对应着不同的固有频率。

通过对桥梁结构进行模态分析，可以确定不同频率下的振动模态及其振型，并对其进行评估。

强迫振动是指桥梁在外力作用下发生的非自由振动。

外力包括风、交通荷载、地震等。

这些外力作用于桥梁结构时，会引起桥梁结构的振动响应。

通过对桥梁结构的响应分析，可以评估桥梁在不同条件下的振动响应情况，从而判断桥梁是否满足振动性能要求。

二、振动分析方法在桥梁结构振动分析中，常用的方法包括模态分析、频率响应分析和时程分析。

1. 模态分析模态分析是通过求解桥梁结构的固有振动特性，得到桥梁的振动模态及其固有频率。

通过模态分析可以判断桥梁的固有振动特性，了解桥梁的振动模态及其影响因素，为后续的响应分析提供基础数据。

2. 频率响应分析频率响应分析是利用桥梁结构的模态参数，分析桥梁在外力作用下的振动响应。

通过频率响应分析，可以评估桥梁在不同荷载条件下的振动响应情况，确定振动幅值、位移响应等参数，判断桥梁的安全性。

3. 时程分析时程分析是采用实测的交通荷载、地震波等真实载荷数据，分析桥梁在时变载荷作用下的振动响应。

时程分析可以更为真实地反映桥梁在实际使用条件下的振动响应情况，对于振动响应较为敏感的桥梁结构尤为重要。

三、振动分析的影响因素桥梁结构的振动响应受到多种因素的影响，包括桥梁的几何形状、材料特性、边界约束条件等。

1. 桥梁的几何形状桥梁的几何形状会影响桥梁结构的振动特性。

比如，跨度大的桥梁通常具有更低的固有频率，而拱桥则具有较低的纵向振动频率。

大跨度钢管混凝土拱桥自振特性及地震响应分析的开题报告一、选题背景与意义随着国内城市化进程的加速以及公路交通建设的不断加强，大跨度钢管混凝土拱桥作为一种结构性能卓越，造型美观，施工便捷的大型桥梁结构，受到越来越多的关注，成为了目前公路交通建设领域研究的热点之一。

然而，大跨度钢管混凝土拱桥在自然地震等外界因素的作用下，易发生振动、变形等现象，甚至可能导致桥梁塌陷，对人民生命财产安全造成极大威胁。

因此，深入研究大跨度钢管混凝土拱桥的自振特性及地震响应规律，为其防震安全设计提供科学依据，具有重要的理论和实际意义。

二、研究内容本文拟以大跨度钢管混凝土拱桥为研究对象，重点探讨其自振特性和地震响应。

具体研究内容如下：1. 对大跨度钢管混凝土拱桥的结构形式进行分析和概述。

2.对大跨度钢管混凝土拱桥的自振特性进行分析，包括振型、振动频率、振动幅值等参数的计算和分析。

3.建立大跨度钢管混凝土拱桥的地震响应计算模型，并利用ANSYS等有限元软件进行仿真计算。

4.分析大跨度钢管混凝土拱桥的地震响应特性，在不同震级、不同地震波类型和不同桥墩间距等影响因素下，研究其震动传递机制，分析并预测其地震响应。

5. 针对大跨度钢管混凝土拱桥地震响应分析的结果，提出相关的防震措施和加固方案。

三、研究方法本文主要采用理论分析、有限元仿真计算和实验测试等多种研究方法，具体内容如下：1.理论分析：通过对大跨度钢管混凝土拱桥结构形式、自振特性和地震响应规律等进行分析，建立相应的理论模型，为实验测试和有限元仿真提供理论依据。

2.有限元仿真计算：利用有限元软件ANSYS等工具，建立大跨度钢管混凝土拱桥地震响应计算模型，并进行相应的仿真计算，以验证理论分析的正确性和准确性。

3.实验测试：利用工业CT、激光测量等先进测试手段，对大跨度钢管混凝土拱桥的结构形态、材料力学性质和振动响应等进行实验测试，为理论分析和有限元仿真提供实验数据。

四、预期成果本文预期将对大跨度钢管混凝土拱桥的自振特性和地震响应规律进行深入研究，并得到以下成果：1.阐明大跨度钢管混凝土拱桥的结构形式、自振特性和地震响应规律等方面的研究现状和发展趋势。