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⼤桥风振事故原理分析以及有效防范措施举例2019-05-10摘要：⽂章通过对塔科马⼤桥的风振事故来探究风振的原理，来概述了风洞试验的发展，以及风振有效的防护措施。
关键词：⼤桥蛇形共振；桥梁抗风；风振动防范；塔科马⼤桥1 理论概述建造⼤桥的时候我们不仅仅要考虑⼤桥的承载能⼒，美观度以及经济性，此外我们建造的⼤桥，⼤跨度桥常常因为柔度⾮常⼤，⽽受风荷载影响很⼤，⼤桥在未知的风的作⽤下会产⽣⼗分巨⼤的变形以及振动。
随着桥梁跨度的增⼤，⾮线性因素也愈加明显，不确定的因素也就变得很⼤很⼤，这就给已经⾮常复杂的风-车-桥系统研究加⼤了难度。
在风速较⼤的地区⽐如芝加哥，修建跨江、跨海铁路⼤桥时，为了确保桥梁结构及列车运⾏安全，必须要综合考虑风和列车荷载对桥梁的动⼒作⽤。
在国内外关于车桥耦合振动及桥梁抗风研究的基础上，需要考虑⼤跨度桥梁的⼏何⾮线性因素。
我们有必要来探究下⼤桥共振的原因，我们说的⼤桥看成不是⼀个刚体并有⾃振，在车辆通过⼤桥的时候对⼤桥产⽣压⼒，⼤桥就会受⼒变形，若这个⼒与⼤桥⾃⾝的震动吻合就会产⽣共振，然⽽这个问题要控制在⼀个安全范围内才对⼤桥不⾄于造成破坏。
概括来讲，该问题属于⽓动弹性振动问题.美国的塔卡马⼤桥就是这样被垮的。
原因是桥垂直⽅位的结构上的板引起了桥发⽣⼀系列振动。
桥对风有相当⼤的阻⼒，因此风被桥遮挡，⾼强度的⽓流只能从结构板上⽅经过，最后压向了桥表⾯。
由于通过的⽓流由于连续的被曲折就加快了它流动的速度，由伯努利定律可知在竖直⽅向上结构板的上⽅及下⽅将产⽣明显的压降。
⽆所谓的是风⼀直从板正前⽅吹过来，它的原因是上下⽅产⽣的压⼒降低会导致相互的抵消。
⿇烦的事是若风⽅向随机且不停地产⽣变换，这将导致压⼒产⽣不断地波动变化。
产⽣的压⼒差若加在了整个桥⾯之上，⽽且因为能够挡住风的竖直⽅向的结构板后，将产⽣涡流并且不断的加强，将会最终导致桥⾯开始振动。
从理论上讲当桥⾯经受⼀定流速的⽓流吹动，就不可避免地会产⽣⾃激振动.除此之外⼀个因素是某个桥墩由于流体的涡振产⽣松动，这使得桥墩产⽣周期性的振动，使桥⾯产⽣低频振荡，车桥耦合振动的概率很⼩，由于车辆的激励频率要⾼好多.2 桥梁风致病害典型案例分析我们举⼀个⾮常有名的例⼦吧，就是著名的塔科马⼤桥由于风振产⽣的倒塌事故。
桥梁工程中的风振响应分析与控制随着城市建设的快速发展，桥梁作为交通运输的重要基础设施之一在城市中扮演着重要的角色。
然而，随之而来的问题是桥梁的安全性和稳定性，尤其是在面对自然灾害，比如风力的情况下。
因此，风振响应分析与控制成为了桥梁工程中非常重要的一部分。
首先，我们来了解一下什么是风振响应。
风振是指桥梁结构在风力作用下产生的振动。
由于桥梁的特殊结构和外形，会受到风力的影响，导致桥梁出现振动，甚至造成毁坏。
因此，准确地分析和控制风振响应是保障桥梁结构安全的关键。
在桥梁工程中，风振响应的分析是非常复杂和困难的。
首先，我们需要对桥梁结构的特性和风场环境进行详细的调查和研究。
通过测量和模拟，可以获取桥梁结构的振动响应和风荷载。
其次，我们需要运用数学模型和工程软件对桥梁结构的风振响应进行计算和仿真。
这可以帮助我们更好地理解和预测桥梁结构在不同风场环境下的振动特性。
最后，我们还需要进行实地观测和监测，以验证模型的准确性，并进行相应的调整和改进。
在风振响应的控制方面，我们可以采取一系列的措施来减小桥梁结构的振动。
首先，我们可以在设计阶段就采用一些抗风振设计措施，比如增加桥梁结构的刚度和抗风能力，通过改变桥面的形状和截面等来减小风力对桥梁的影响。
其次，我们可以采用一些隔振措施，比如在桥梁的支座或连接处设置专门的隔振装置，将桥梁的振动转化成热能或其它形式的能量，从而减小桥梁的振动幅度。
此外，我们还可以考虑结构减振的方法，如利用阻尼器、质量阻尼等方式来减小桥梁结构的振动。
这些措施可以有效地控制桥梁风振响应，提高桥梁结构的安全性和稳定性。
值得注意的是，风振响应分析和控制不仅仅局限于大型桥梁，对于一些特殊形状和结构的小型桥梁也是非常重要的。
比如，拱桥在风力作用下容易产生振动，如果不加以合理的控制和设计，可能会导致桥梁破坏。
因此，对于这些特殊类型的桥梁，我们需要进行细致的风振响应分析和控制，以确保其结构的稳定性和安全性。
桥梁结构振动与风荷载效应分析与优化设计桥梁结构是连接两岸的重要交通设施，而桥梁结构的振动与风荷载效应是桥梁结构设计中需要考虑的重要因素。
本文将详细介绍桥梁结构振动与风荷载效应的分析与优化设计。
桥梁结构振动是指桥梁在受到外力作用下，发生的结构变形和能量传递现象。
桥梁结构振动分为自由振动和强迫振动两种情况。
自由振动是指桥梁在没有外力作用下，自身在固有频率下发生振动。
而强迫振动是指桥梁在受到外界作用力下，发生的振动。
桥梁结构振动会对桥梁的安全性产生影响。
如果桥梁结构振动过大，会导致桥梁产生疲劳损伤、裂缝等问题，严重时可能会导致桥梁垮塌。
因此，在桥梁结构设计中需要考虑振动对桥梁的影响，并进行相应的优化设计。
桥梁结构风荷载效应是指桥梁在受到风力作用下，发生的结构变形和能量传递现象。
风荷载效应是桥梁结构设计中需要考虑的重要因素之一。
在桥梁设计中，需要根据当地的气象条件和地理环境，对桥梁受风荷载的影响进行分析，并进行相应的优化设计。
针对桥梁结构振动与风荷载效应的分析与优化设计，可以采用有限元分析方法。
有限元分析方法是一种基于数值计算的工程分析方法，可以对桥梁结构进行模拟计算，得出其在受到外力作用下的响应情况。
在进行有限元分析时，需要对桥梁结构进行建模。
建模时需要考虑桥梁结构的几何形状、材料特性、支座条件等因素。
建模完成后，可以对桥梁结构进行静态分析和动态分析。
静态分析是指在不考虑振动和变形情况下，对桥梁结构的受力情况进行分析。
动态分析是指考虑桥梁结构振动和变形情况下，对其受力情况进行分析。
通过有限元分析可以得出桥梁结构在受到外力作用下的响应情况。
根据响应情况，可以对桥梁结构进行优化设计。
优化设计可以从材料选型、支座设计、几何形状等方面入手，使得桥梁结构在受到外力作用下具有更好的抗风性能和抗震性能。
总之，桥梁结构振动与风荷载效应是桥梁结构设计中需要考虑的重要因素。
通过有限元分析和优化设计，可以使得桥梁结构具有更好的抗风性能和抗震性能，保障其安全性和可靠性。
土木工程中的桥梁振动分析与改善桥梁作为重要的交通基础设施，承载着车辆和行人的重量，其结构安全性和稳定性对交通运输的顺畅性具有重要影响。
而振动问题是桥梁设计与施工过程中常见的关键问题之一。
本文将重点讨论土木工程中的桥梁振动分析与改善。
一、桥梁振动的类型及原因1.自然振动：桥梁作为一个巨大的弹性体，受到外界自然环境的作用时，会产生自然振动。
例如，地震、风力和水流等自然力对桥梁的振动产生显著影响。
2.人为振动：由于交通工具的行驶和行人的行走引起的振动也对桥梁的结构造成一定的影响。
尤其是在大桥上，车辆的高速行驶和集中负荷对桥梁的振动产生明显影响。
二、桥梁振动分析方法1.理论模型法：通过建立桥梁的动力学方程和运用相关物理原理，采用数学方法对桥梁的振动进行分析和计算。
该方法适用于简化、规则的振动分析。
2.有限元法：有限元法是目前最为普遍和有效的桥梁振动分析方法之一。
它将整个桥梁系统离散化为许多小单元，建立数值模型进行计算，并通过数值方法求解桥梁的模态振动和应力应变状态。
三、桥梁振动改善方案1.结构设计优化：在桥梁设计初期，根据桥梁的实际应用环境和条件，合理选择桥梁的结构形式和材料，以减少振动的发生。
例如，通过改善桥梁横断面形状、增加支座刚度和设置振动吸收器等方法来降低振动响应。
2.减振措施：对于已经存在振动问题的桥梁，可以采取减振措施来降低振动响应。
例如，在桥梁的关键部位设置阻尼器、调整振动频率等，以减少振动的幅值和对桥梁结构的影响。
3.维护管理：定期维护对于控制桥梁振动也起到重要作用。
通过桥梁的定期巡检、维护和加固，保证桥梁的结构稳定和安全性，降低振动问题的发生。
四、案例分析以某城市的一座大型悬索桥为例，该桥在通车后出现了较大的振动问题，对行驶的车辆和行人造成了不良的影响。
为了解决该问题，工程师采用了有限元法进行振动分析，并结合实际情况提出了以下改善方案：调整桥塔的刚度，增加桥墩的阻尼器，加固桥面结构等措施。
桥梁振动分析与结构设计研究桥梁作为连接两个地区的重要交通枢纽，其稳定性和安全性显得尤为重要。
然而，桥梁在运行过程中会受到各种力的作用，其中一项重要的因素就是振动。
桥梁的振动分析与结构设计研究，是为了确保桥梁在长期服务中不发生损坏或倒塌，保障行车和行人的安全。
桥梁振动分析是通过对桥梁发生振动的原因、振动特性和结果进行研究，来评估桥梁的安全性。
首先，桥梁可能会受到自然力的作用，如风力和地震力等。
风力是导致桥梁振动的主要外力之一。
当风通过桥梁的时候，会产生激励力，引起桥梁的振动。
地震是另一个重要的外力，会产生地震波，造成桥梁振动。
其次，桥梁的自身结构和材料的特性也会影响桥梁的振动。
桥梁的几何形状和截面形态，以及材料的强度和刚度等因素，决定了桥梁的固有频率和振动特性。
为了研究桥梁振动，研究人员通常会使用有限元方法。
有限元方法将复杂的物体划分为许多小的有限元，通过求解这些小元素的运动方程，再将其组合成整个物体的运动方程。
通过对这些运动方程求解，可以得到桥梁的振动响应。
这种数值模拟的方法能够准确地计算桥梁的振动特性，为桥梁的设计和改进提供依据。
在桥梁振动的结构设计研究中，一个重要的目标是确定桥梁的固有频率，并确保这个频率不与外界激励频率发生共振。
当外界激励频率接近桥梁的固有频率时，会引起共振现象，加大桥梁的振动幅度，甚至导致桥梁失稳。
因此，在桥梁结构设计中，需要合理选择材料和截面，使得桥梁的固有频率避开外界激励频率。
此外，桥梁振动分析与结构设计研究还包括对桥梁的疲劳寿命和振动控制等方面的研究。
桥梁在长期运行过程中，会承受不同程度的荷载作用，这些荷载会导致桥梁发生疲劳损伤。
通过使用振动试验和数值模拟方法，可以评估桥梁的疲劳寿命，为桥梁维护和修复提供科学依据。
此外，振动控制技术也是桥梁振动研究的重要方向之一。
通过在桥梁上安装减振器和阻尼器等装置，可以有效地减小桥梁的振动幅度，提高桥梁的稳定性和安全性。
总之，桥梁振动分析与结构设计研究是为了保障桥梁的稳定性和安全性，确保桥梁在长期服务中不发生损坏或倒塌。
桥梁设计中的桥梁振动分析桥梁是连接两个陆地或建筑物的重要工程构筑物，是现代社会交通的重要组成部分。
在桥梁设计中，桥梁振动分析被广泛运用，它能帮助工程师了解桥梁在使用过程中的动态行为，为确保桥梁的安全性提供重要参考。
本文将探讨桥梁振动分析的相关内容。
桥梁振动分析是一种研究桥梁结构在受到外部荷载或内部因素作用下的振动特性的方法。
桥梁振动分析可以分为静态与动态两种情况。
首先，静态振动分析主要研究桥梁结构在受到静力荷载作用后的变形和应力分布情况。
在桥梁设计中，静态振动分析可用于确定桥梁在静态荷载作用下的结构安全性。
通过对桥梁的静态振动分析，工程师可以评估桥梁在正常使用情况下的结构稳定性，并制定相应的施工方案和荷载限值。
接下来，动态振动分析主要研究桥梁结构在受到动态荷载作用时的振动特性。
桥梁结构在受到行车、行人以及风等外部荷载作用时，会出现不同频率和振幅的振动。
动态振动分析可以帮助工程师了解桥梁结构在受到外部荷载时的动态响应情况，进而评估桥梁的稳定性和安全性。
此外，在桥梁设计中，还需要考虑到桥梁的自振频率以及自激振动的影响。
通过动态振动分析，可以确定桥梁的自振频率，并采取相应的措施来避免自激振动的发生，从而保证桥梁的安全运行。
在桥梁振动分析中，还需要考虑到桥梁结构的材料和几何属性对振动特性的影响。
桥梁结构的材料特性包括弹性模量、密度以及阻尼比等。
这些参数会影响桥梁的振动频率、振幅以及能量耗散情况。
此外，桥梁的几何属性，如跨度、梁高、刚度等，也会对桥梁的振动特性产生重要影响。
工程师需要充分考虑这些因素，通过合理的材料选择和几何设计，来提高桥梁的振动特性。
当前，随着科技的进步，桥梁振动分析的方法也在不断发展。
传统的桥梁振动分析方法主要基于有限元分析技术，通过数值模拟来研究桥梁的振动特性。
但是，传统方法存在计算量大、模型复杂、求解耗时等问题。
近年来，随着计算机技术和数学方法的发展，人工智能、数据挖掘等新技术在桥梁振动分析领域得到了应用。
悬索桥的风致振动特性分析在现代桥梁工程中，悬索桥以其跨越能力大、造型优美等特点成为了众多大型交通基础设施的首选方案。
然而，风对悬索桥的影响不容忽视，风致振动可能导致桥梁结构的疲劳损伤，甚至影响桥梁的安全性和使用性能。
因此，深入研究悬索桥的风致振动特性具有重要的理论意义和工程应用价值。
悬索桥的结构特点决定了其对风的敏感性。
悬索桥主要由主缆、加劲梁、桥塔和吊索等组成。
主缆承担着主要的荷载，加劲梁则通过吊索悬挂在主缆上。
这种柔性结构在风的作用下容易产生振动。
风致振动的类型多种多样，常见的有颤振、涡振和抖振等。
颤振是一种自激振动，当风速超过一定临界值时，桥梁结构的振动会不断加剧，直至发生破坏。
涡振则是由于风流绕过桥梁结构时产生的漩涡脱落引起的周期性振动。
抖振是由自然风的紊流成分引起的随机振动。
影响悬索桥风致振动特性的因素众多。
首先是桥梁的几何形状和尺寸，包括加劲梁的截面形状、主缆的垂度、桥塔的形式等。
不同的几何参数会导致风在桥梁表面的流动特性发生变化，从而影响振动特性。
其次是风速和风向。
风速越大，风对桥梁的作用力也就越大，振动响应越明显。
风向的变化也会改变风与桥梁的相互作用方式。
此外，桥梁所处的地形和环境条件也会对风致振动产生影响。
例如，峡谷地区的风场较为复杂，可能会增加桥梁的风荷载。
为了研究悬索桥的风致振动特性，通常采用风洞试验和数值模拟的方法。
风洞试验是将桥梁模型置于风洞中，模拟实际的风场环境，测量桥梁模型的风荷载和振动响应。
这种方法直观可靠，但成本较高，试验周期长。
数值模拟则是利用计算机软件建立桥梁的数学模型，通过求解流体力学方程来计算风与桥梁的相互作用。
数值模拟具有成本低、效率高的优点，但需要对模型进行合理的简化和验证。
在实际工程中，为了减小悬索桥的风致振动，通常采取一系列的抗风措施。
对于加劲梁，可以采用流线型的截面设计，减少风的阻力和漩涡脱落。
在主缆和吊索上设置阻尼器，可以消耗振动能量，降低振动幅度。
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。
