5_港珠澳大桥风致振动及制振措施研究
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从虎门大桥的晃动现象看模态分析|最简单直白的解读——让奶奶都能明白什么叫模态分析近日广东虎门大桥的晃动引起公众关注,从专业角度而言,这样的晃动在力学里面被称为振动,而振动现象在工程结构里面是时有发生,司空见惯的。
下面我们从模态分析角度来看一下桥梁结构的振动现象,以及工程结构中阻止过幅振动的方法措施。
想要把模态这件事儿说得简单、清楚又明白可能有点不太容易,接下来将用最简单通俗的语言,让奶奶都知道什么是模态分析。
首先,什么是模态,模态就是指结构(包括机械结构和工程结构等)的固有振动特性,这些特性只与系统本身有关,不受外界的影响,其中每个模态都有其所特有的振动参数,如固有频率、阻尼比和振型,所谓模态分析就是分析这些模态中的参数。
模态分析基于振动力学理论,在航空航天、机械工程、土木工程等领域有重要的应用背景,是联系理论与实践的重要桥梁。
听了上面这些可能有点发慒,这也不简单呐。
别着急,我们联系生活中常见的振动现象来理解,这件事情就容易理解的多。
想象一个跳水运动员在跳板上做起跳前的预备动作,运动员在做动作时,会向下压跳板,从而使跳板以一定的频率产生振动,这时,可以称运动员给了跳板一个外部激励,而跳板做出了这个激励所相对应的响应。
跳水运动员起跳预备可以想象,运动员以一定的频率向下蹬板,并在跳板压下最大时起跳(即振幅最大时起跳),可是你想过吗,为什么跳板会随着运动员的蹬板而变形越来越大,越来越弯?换句话说,运动员如何保证跳板被压弯的程度越来越大?如果是没有节奏没有频率地蹬板的话,板的变形会越来越大吗?怕是不见得。
你可能已经想到了,这是共振的作用,没错,的确是共振。
这会涉及到一个概念,叫固有频率,顾名思义,所谓固有频率是振动系统自身的振动频率,与外界激励无关。
固体结构的质量分布、刚度分布、几何结构以及约束形式等要素决定了其在某一特定频率下振动的型式是固定的,相应的频率和振型就叫做该固体结构的固有频率和固有振型。
值得注意的是,固有频率和共振频率不是一回事,固有频率是系统自身的频率,而如果外部激励频率与固有频率相同,系统就发生了共振,它们在数值上相同,但是在概念上却是完全不同。
港珠澳大桥工程施工的风险识别与控制对策摘要:任何工程建设项目在实施过程中都存在着不同的风险。
本文依据港珠澳大桥工程项目的工程特点、工程环境和施工条件,采用故障树的方法对其工程实施过程中可能出现的风险进行风险识别,选用R=P×C定级方法作为风险评价方法,提出了有效地降低工程安全风险,保证港珠澳大桥隧道工程的安全、经济、高效的相关对策。
关键词:港珠澳大桥;风险管理;故障树1 工程项目概述港珠澳大桥是连接香港、珠海和澳门的特大型桥梁隧道结合工程,全长49.968公里。
其主要工程包括:海中桥隧工程(包括海中桥隧主体工程、香港口岸与大桥的连接立交桥;澳门口岸与大桥的连接桥;珠海口岸与大桥的连接桥)、香港口岸人工岛填海及口岸设施、澳门口岸人工岛填海及口岸设施、珠海口岸人工岛填海及口岸设施、珠海侧接线。
大桥落成后,将会是世界上最长的六线行车沉管隧道,及世界上跨海距离最长的桥隧组合公路。
2 港珠澳大桥工程风险识别风险识别是找出影响预期目标实现的主要风险,在这一阶段主要侧重定性分析。
本文运用故障树分析法将影响港珠澳大桥预期目标实现的主要风险罗列出来。
2.1 自然风险2.1.1 台风风险台风对大桥整体稳定性的影响是非常巨大的。
港珠澳大桥所处的伶仃洋海域是台风多发地,每年南海的台风都要经过这里,而且每年超过6级以上风速的时间接近200天,韧性强的钢梁会在风力的作用下自然摆动,一旦造成频率相同,就会产生共振,后果不堪设想。
因此,要想保证整个项目成功实施,在大桥的初步计划中,必须把风作为一个重要因素考虑进去。
2.1.2 氯盐风险实验表明,钢筋混凝土在氯盐的作用下会发生锈蚀,最后可能导致混凝土开裂甚至于剥落。
如何来保证大桥长达120年的使用寿命?工程师们需要克服技术难关,找到一个抵抗氯盐的好办法。
2.1.3 地质风险复杂的海床结构也对大桥的勘探工作形成了严峻的挑战。
港珠澳大桥是有史以来最大规模使用钢材建造的桥梁,它将面临一个严峻的挑战:地震。
港珠澳大桥建设中的困难和解决方案标题:港珠澳大桥建设中的困难和解决方案引言:港珠澳大桥是世界上最长的跨海大桥之一,连接了中国香港、珠海和澳门。
该桥的建设在整个地区的交通和经济发展中扮演着重要角色。
然而,这个规模庞大的工程也面临着各种困难和挑战,需要采取创新的解决方案来克服。
本文将深入探讨港珠澳大桥建设中的困难,并提出解决方案,以确保项目的顺利进行和长期可持续发展。
主体:一、地质条件困难港珠澳大桥位于珠江口海域,地质条件异常复杂,这给桥梁建设带来了极大的挑战。
首先,海床的深度和沉积物的类型变化多样,需要针对不同地质条件设计合适的桥梁基础。
其次,该地区还存在地震和台风等自然灾害,需要建立防灾减灾措施。
为解决这些困难,施工团队采用了全球最先进的地质勘探技术,建立了灵活的基础设计方案,并加强了桥梁的防灾能力。
二、海上航道通行问题港珠澳大桥所在地的海上航道非常繁忙,与大桥的建设和运营相冲突。
这给桥梁的设计和建设增加了难度。
为了解决这个问题,相关部门制定了详细的规划方案,确保航道的畅通和桥梁的安全。
采用了先进的导航技术和通航管理系统,实时监测航行交通情况,并采取相应措施避免冲突。
三、环境保护需求港珠澳大桥所处的海域拥有丰富的生态资源,为了保护这些珍贵的生态环境,建设过程中面临着严格的环境保护需求。
为了解决这个问题,建设者采用了生态恢复技术,包括建立人工鱼礁和海洋生态保护区,以保护海洋生物的栖息地。
同时,也采用了环保材料和设备,减少对环境的影响。
四、交通运营管理港珠澳大桥的交通运营是整个工程的重要组成部分。
然而,海域管制、通行规则和交通管理等问题都需要合理的解决方案。
为此,相关方面制定了详细的交通运营管理计划,确保桥梁的安全和效率。
采用了现代化的智能交通控制系统、实时监控和紧急事件响应等措施,为大桥的运营提供了全方位的保障。
总结与回顾:港珠澳大桥的建设面临着地质条件困难、海上航道通行问题、环境保护需求和交通运营管理等挑战。
桥梁建设中的风振问题与控制方法桥梁是现代城市交通的重要组成部分,它们承载着人们的出行需求,连接着城市的各个部分。
然而,桥梁在面对气候变化和自然灾害时,特别是风力的影响下,往往会出现风振问题,给桥梁的稳定性和安全性带来威胁。
本文将探讨桥梁建设中的风振问题及其控制方法。
风振问题是指桥梁在强风环境下出现振动现象,如桥面、桥体、悬索等部分发生摆动、摇晃等现象。
风振问题对桥梁的影响主要表现在两个方面:一是对桥梁结构的破坏,风振会加剧桥梁材料的疲劳破坏,导致桥梁的寿命缩短;二是对行驶在桥上的车辆和行人的安全形成威胁,振动引起的不稳定性可能引发事故。
造成桥梁风振的主要原因包括两个方面:一是气候因素,包括风速、风向、风荷载等;二是桥梁结构的特性,包括桥梁几何形状、材料特性等。
为了解决桥梁风振问题,需要采取控制方法,以减小桥梁的振动幅度,提高其稳定性和安全性。
目前,针对桥梁风振问题,主要采取的控制方法包括结构控制措施和非结构控制措施。
结构控制措施主要是通过对桥梁结构进行参数调整或加装控制装置来控制风振现象。
例如,通过改变悬索桥索鞍形状和刚度来降低振动幅度,或者在桥梁主体结构上安装风振阻尼器、风振抑制器等装置来降低振动能量。
这些措施能够有效地控制桥梁的风振问题,提高桥梁的稳定性和安全性。
非结构控制措施主要是通过改变桥梁周围的环境条件来减小风振的影响。
例如,在桥梁周围种植密度适中的树木,形成风阻挡屏障,减小侧风的影响;或者在桥梁上增加较高的护栏和挡风墙,减少风与桥梁的直接接触,降低风荷载。
这些措施虽然相对简单,但能够在一定程度上减小风振问题。
此外,桥梁建设中的风振问题也需要借鉴国内外的先进经验和技术。
例如,在世界各地已经有很多应用成功的桥梁风洞试验技术,通过模拟真实的风场环境,对桥梁的风振特性进行研究,以便更好地解决实际问题。
这些经验和技术的借鉴可以为我国桥梁建设提供强有力的支持。
综上所述,桥梁建设中的风振问题是一个不容忽视的重要问题。
风工程研究报告摘要:本研究报告深入探讨了风工程的概念、研究内容、研究方法、应用领域、重要成果以及面临的挑战和未来发展趋势。
通过对风工程相关理论和实际应用的综合分析,阐述了风工程在现代工程领域中的关键作用和重要意义。
一、引言风作为一种自然现象,对人类的生产生活和各类工程结构产生着显著的影响。
风工程作为一门交叉学科,旨在研究风与工程结构的相互作用,为工程设计和建设提供科学依据,以确保结构在风荷载作用下的安全性和可靠性。
二、风工程的概念与研究内容(一)概念风工程是研究风的特性、风对工程结构的作用以及工程结构在风荷载下的响应和性能的学科。
(二)研究内容1.风的特性包括风速、风向、风谱、湍流强度等的测量、分析和模拟。
2.风荷载计算确定工程结构所承受的风压力、风吸力等荷载的大小和分布。
3.结构风响应研究结构在风荷载作用下的振动、位移、应力等响应。
4.风致灾害评估预测和评估风灾对建筑物、桥梁、塔架等结构的破坏程度。
5.防风减灾措施研发和应用有效的防风、抗风设计方法和加固措施。
三、风工程的研究方法(一)风洞试验在风洞中模拟实际风场,对缩尺模型进行测试,获取风荷载和结构响应数据。
(二)数值模拟利用计算流体动力学(CFD)等方法,对风场和结构的相互作用进行数值计算和分析。
(三)现场实测在实际工程结构上安装监测设备,直接测量风荷载和结构响应。
(四)理论分析基于力学原理和数学模型,推导风荷载和结构响应的计算公式和理论。
四、风工程的应用领域(一)建筑结构确保高层建筑、大跨度屋盖结构等在风荷载下的安全性和舒适性。
(二)桥梁工程设计抗风性能良好的桥梁,避免风致振动和破坏。
(三)能源领域优化风力发电设备的设计,提高风能利用效率。
(四)航空航天研究飞行器在大气中的飞行特性和稳定性,保障飞行安全。
(五)体育场馆设计通风良好、无明显风干扰的体育场馆,提高运动员和观众的体验。
(六)城市规划考虑风环境对城市布局、建筑物密度和高度分布的影响。
港珠澳大桥建设的物理原理
港珠澳大桥的建设涉及了很多物理原理,主要包括以下几个方面:
1. 结构力学原理:港珠澳大桥是一座大型桥梁结构,需要考虑其受力特性。
在设计中,需要满足桥梁的承载能力、抗风、抗震等要求。
结构力学原理包括横向稳定性、纵向稳定性和悬臂梁的设计等。
2. 材料力学原理:港珠澳大桥使用了多种材料进行建设,例如钢材、混凝土等。
在设计中,需要考虑这些材料的强度、刚度和耐久性等特性,保证桥梁的结构和安全性。
3. 流体力学原理:港珠澳大桥横跨珠江口,面对复杂的水流环境。
在设计中,需要考虑水流对桥梁的冲击和荷载作用,以及桥梁附近的水文流动情况。
流体力学原理对于桥梁的沉箱设计、桥墩形状等都有影响。
4. 声学原理:港珠澳大桥横跨的区域是一个交通繁忙的地方,同时还会有船只经过。
在设计中,需要考虑噪音和振动对周围环境和人群的影响。
声学原理用于桥梁隔音措施的设计和噪音治理等。
5. 热力学原理:港珠澳大桥面对的环境是高湿热带气候,同时大桥上还会有车流等活动。
在设计中,需要考虑温度对桥梁材料的影响、桥面酷热效应等。
热力学原理用于桥梁的隔热措施和预防热胀冷缩等问题。
总之,港珠澳大桥的建设需要考虑多个物理原理,以保证桥梁结构的安全性、稳定性和耐久性。
大跨度桥梁抗震分析中的整体有限元法及其应用目录一、内容概要 (2)1. 桥梁工程的重要性 (2)2. 抗震分析的意义与挑战 (3)二、有限元法概述及其在桥梁抗震分析中的应用 (4)1. 有限元法基本概念与原理 (6)1.1 有限元法定义与发展历程 (7)1.2 基本原理与计算步骤 (8)2. 有限元法在桥梁抗震分析中的应用现状 (9)2.1 应用范围及优势 (10)2.2 存在的问题与挑战 (11)三、大跨度桥梁整体有限元建模与分析方法 (13)1. 整体有限元建模流程 (14)1.1 模型建立前的准备工作 (15)1.2 模型建立过程及参数设置 (16)1.3 模型验证与校准 (17)2. 大跨度桥梁整体分析方法 (19)2.1 静力分析方法 (21)2.2 动力分析方法 (22)2.3 抗震性能评估指标 (23)四、大跨度桥梁抗震分析中的关键技术与策略 (25)1. 地震波输入与选择 (27)1.1 地震波特性分析 (28)1.2 地震波输入方法比较与选择 (29)2. 结构损伤评估与修复策略 (30)2.1 结构损伤识别技术 (32)2.2 损伤程度评估方法 (34)2.3 修复策略与建议 (35)一、内容概要本文档主要介绍了大跨度桥梁抗震分析中的整体有限元法及其应用。
整体有限元法是一种将结构划分为多个单元,通过离散化的方法对整个结构进行建模和求解的方法。
在大跨度桥梁抗震分析中,整体有限元法具有较高的计算精度和效率,能够有效地模拟桥梁在地震作用下的响应过程,为桥梁的抗震设计提供有力的支持。
本文档首先介绍了大跨度桥梁的基本结构特点和抗震要求,然后详细阐述了整体有限元法的基本原理、方法和步骤,包括单元划分、刚度矩阵和边界条件设置等。
通过实例分析,展示了如何运用整体有限元法对大跨度桥梁进行抗震分析,以及如何根据分析结果优化结构设计,提高桥梁的抗震性能。
对整体有限元法在大跨度桥梁抗震分析中的应用前景和技术发展趋势进行了展望。
港珠澳大桥的物理题
摘要:
1.港珠澳大桥的概述
2.港珠澳大桥建设中的物理难题
3.解决物理难题的方法和应用的技术
4.港珠澳大桥建设的意义
正文:
港珠澳大桥是我国一项举世瞩目的基建工程,它连接了香港、珠海和澳门三个城市,极大地缩短了三地之间的交通时间。
然而,在这座大桥的建设过程中,工程师们面临着许多物理难题。
首先,港珠澳大桥是一座跨海大桥,海面下的环境对桥梁的建设提出了极高的要求。
如何保证桥梁的稳定性,防止其在风、浪、潮等自然力的作用下产生过大的振动,是工程师们需要解决的第一个物理难题。
其次,港珠澳大桥的设计要求车辆能够在上面高速行驶,这就需要桥梁具备足够的强度和刚度。
然而,如果桥梁过于沉重,又会增加建设成本,甚至可能对海洋环境造成影响。
因此,如何在保证桥梁强度和刚度的同时,尽可能地减轻其重量,是工程师们需要解决的第二个物理难题。
针对这些物理难题,工程师们采用了一系列的高科技手段。
例如,他们使用了新型的高性能混凝土,这种混凝土既轻便,又具备足够的强度,可以有效地减轻桥梁的重量。
同时,他们还采用了先进的振动控制技术,通过安装振动吸收装置,来减小风、浪、潮等自然力对桥梁的影响,保证桥梁的稳定性。
港珠澳大桥的建设不仅展现了我国强大的基建能力,也体现了我国在物理工程领域的科研实力。
【创新与发展】住宅与房地产2019年6月风致振动对桥梁结构的危害及防护措施董芳路(重庆交通大学土木工程学院,重庆 400041)摘要:近年来,桥梁风害问题备受关注,动力作用下的风致振动对桥梁破坏的问题尤为严重。
文章重点主要分析了风致振动的几种振动类型,以及其对桥梁的危害,明确其破坏机理、振动成因,阐述预防措施。
关键词:风致振动;振动类型;破坏机理;防护措施中图分类号:U447 文献标志码:A 文章编号:1006-6012(2019)06-0274-01风灾害这一问题的严重性越来越引起了世界各地的重视,尤其是桥梁的风灾问题愈发的严重,从20世纪开始世界各地桥梁风毁事故就频繁发生,直到今天也没有完全彻底地解决,攻克这个问题刻不容缓。
1 风致振动概述1.1 风致振动的研究背景近几十年来国内外都致力于从桥梁风致振动方面来研究桥梁风灾,风的动力和静力作用使得桥梁结构发生不同程度的振动,使其发生破坏。
其影响是巨大的,各国科研人员通过风洞试验来研究其动力特性和振动规律。
1.2 风对桥梁的动力作用风的动力作用的荷载,以脉动风来命名,脉动风是指风的大小及它的作用方向随着时间的变化而变化,发生周期随机,运动方式是不规则的。
其风致振动的形式也是多种多样。
有颤振、抖振、驰振、涡振[1]。
(1)颤振。
颤振是一种强迫式振动,是一种自激发散式振动,桥梁的桥面通过外界气流的反馈作用不断向外界吸收能量,使得桥梁振幅不断扩大,结构自身的机械阻尼无法完全消耗外部施加的能量,也就使得扭转角不断增大,使其振幅发散式增大,最终达到破坏。
在国外很早研究的塔科马特大桥是颤振而发生的破坏。
(2)驰振。
驰振类似于颤振,也是一种自己发散振动,属于强迫式振动。
驰振针对的对象非圆形截面的钝体结构而言的,一般钝体结构的横截面是具有棱角的方形或者是类似于方形的长方形。
也是不断向外界吸收能量,在结构阻尼力无法消耗时,使其振幅不断扩大,是横风向单自由度弯曲自激发散振动[2]。
非线性能量阱在大跨度桥梁涡致振动控制中的应用作者:***来源:《西部交通科技》2023年第11期摘要:文章对非线性能量阱在大跨度桥梁涡致振动控制中的应用进行研究,将桥梁涡振激励等效为简谐荷载,建立涡激力下桥梁结构-NES动力学模型,基于数值搜索方法,给出NES 参数设置及优化策略,并以国内某大跨度钢箱梁悬索桥为例,对NES的涡振控制性能进行数值模拟分析。
结果表明,NES能有效抑制桥梁结构涡振响应幅值,其较无控制时降低了约84%。
研究结果可为相关工程建设提供一定的理论和实践指导,对于解决桥梁涡致振动问题具有重要意义。
关键词:非线性能量阱;大跨度桥梁;涡激共振;结构振动控制;非线性振动0引言近年来,随着现代交通事业的飞速发展,特大型桥梁建设的规模和数量也在不断扩大。
大跨度的桥梁在为人们出行带来了更多便利的同时,也使桥梁结构在风荷载作用下所产生的动力响应越发明显,涡激振动便是大跨度桥梁常遇见的问题之一。
桥梁涡振是一种限幅振动,尽管其很少造成桥梁结构性破坏,但会影响行车体验感、舒适性,易诱发交通安全事故。
因此,如何采取有效的措施减缓或消除桥梁涡致振动现象日益成为研究者们关注的焦点[1]。
调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)是一种被动控制技术,因其具备安全可靠、经济实用、易于施工等特点,在桥梁工程风振控制中得到广泛应用。
例如,日本东京湾航道桥、中国崇启长江公路大桥和西堠门大桥等都使用了TMD技术对桥梁涡振进行控制,工程实践结果表明其能有效地降低桥梁结构的风振响应,提高桥梁的安全性能[2-3]。
然而TMD 技术也存在许多问题,如对主体结构动力特性变化敏感、作用频段单一等,这极大地阻碍了TMD的发展。
近年来,随着非线性动力学理论的不断丰富与发展,具有非线性特性的质量阻尼器——非线性能量阱(Nonlinear Energy Sink,NES)已成为一种新型的振动控制手段,其相较于传统TMD装置,具有更宽的减振频带及更强的鲁棒性,在许多领域得到了广泛研究[4-6]。
桥梁施工中的新技术与方法的应用与研究桥梁作为交通基础设施的重要组成部分,在促进地区经济发展、加强人员和物资交流方面发挥着关键作用。
随着科技的不断进步,桥梁施工领域涌现出了一系列新技术与新方法,这些创新成果为桥梁建设带来了更高的效率、更好的质量和更安全的保障。
一、桥梁施工中的新技术1、预制拼装技术预制拼装技术是将桥梁的构件在工厂中预先制作完成,然后运输到施工现场进行拼装。
这种技术具有施工速度快、质量易于控制、对现场环境影响小等优点。
例如,预制箱梁、预制墩柱等的应用,大大缩短了桥梁施工的周期。
2、高性能混凝土技术高性能混凝土具有高强度、高耐久性和良好的工作性能。
在桥梁施工中使用高性能混凝土,可以提高桥梁的承载能力,延长桥梁的使用寿命。
同时,其良好的工作性能也有利于施工过程中的浇筑和振捣,保证混凝土的密实度。
3、桥梁健康监测技术通过在桥梁上安装各种传感器,实时监测桥梁的结构状态,包括应力、应变、位移、振动等参数。
利用数据分析和处理技术,及时发现桥梁可能存在的问题,并采取相应的维护措施,确保桥梁的安全运行。
4、智能张拉与压浆技术智能张拉系统能够精确控制预应力的施加,保证预应力的准确性和均匀性。
压浆技术则可以有效地填充预应力管道,提高预应力结构的耐久性。
二、桥梁施工中的新方法1、悬臂施工法悬臂施工法在大跨径桥梁建设中应用广泛,如悬臂浇筑法和悬臂拼装法。
该方法不需要搭建大量的支架,节省了施工成本,同时可以适应各种复杂的地形和环境条件。
2、顶推施工法顶推施工法是在桥台后方设置预制场地,逐段预制梁体,通过水平千斤顶将梁体向前顶推。
这种方法适用于中等跨径的连续梁桥施工,对桥下交通影响较小。
3、转体施工法转体施工法是将桥梁结构在非设计轴线位置制作成形后,通过旋转就位。
该方法可以减少对既有交通和周边环境的干扰,尤其适用于跨越铁路、公路等交通繁忙地段的桥梁施工。
三、新技术与新方法的应用案例1、港珠澳大桥港珠澳大桥作为世界上最长的跨海大桥,在施工中应用了多项新技术和新方法。
大跨度桥梁抗风措施研究吴志勤;何超【摘要】桥梁风害是人们非常关心的问题之一.桥梁应具有抵抗风作用的能力,风对桥梁的作用不单纯是平均风的静力作用,特别是大跨度桥梁,其柔性较大,设计时必须考虑颤振、抖振、弛振等空气动力问题.分析总结了以往的桥梁风毁事故,研究了风对桥梁结构的作用及其对策,有关经验可供相关专业人员参考.【期刊名称】《城市道桥与防洪》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】5页(P65-69)【关键词】大跨度桥梁;颤振;抖振;弛振【作者】吴志勤;何超【作者单位】南京先行交通工程设计有限责任公司,江苏南京210016;中交第二公路勘察设计研究院有限公司,湖北武汉430056【正文语种】中文【中图分类】U448.141879年12月,英国的Tay桥遭受暴风雨袭击,85跨铸铁桁架中的13跨连同正行驶于其上的一列火车一起坠入河中。
1940年秋,在19 m/s的8级大风作用下,美国华盛顿建成仅4个月的塔科马峡谷悬索桥发生强烈的扭转振动。
桥面的扭转振动不断增大,发展到±45°的扭角时,吊索被逐根拉断,桥面折断坠落入峡谷中。
塔科马大桥的风毁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。
事故发生后的调查表明,自19世纪初以来已有10座桥梁遭到了风毁,桥梁风害也由此被纳入到桥梁设计内容中来。
一直到20世纪50年代,通过吸取教训,改进主梁断面形状后,大跨度桥梁又得到蓬勃发展,美国、日本和丹麦等国先后建成了主跨在1 km以上的大跨度悬索桥,其中日本1998年建成的明石海峡桥主跨达1 990.8m。
随着大跨度桥梁建设的日益兴起,桥梁抗风方面的研究也逐渐成为大跨度桥梁设计方面所关注的焦点。
有记录的桥梁风毁事故发生于1818年,在狂风作用下,苏格兰的Dryburgh Abbey桥遭到毁坏。
直到1940年,世界范围内先后有12座桥因风的作用而遭到不同程度的破坏,见表1。
桥梁抗风与抗震1.桥梁抗震1.1桥梁的震害及破坏机理调查与分析桥梁的震害及其破坏机理是建立正确的抗震设计方法,采取有效抗震措施的科学依据。
国内外学者对桥梁震害的调查研究结果表明,桥梁震害主要表现为:(1)上部结构的破坏:桥梁上部结构本身遭受震害而被毁坏的情形不多,一般都是由于桥梁结构的其他部位的毁坏而引起的。
如落梁,一种是由于弹性设计理论采用毛截面刚度,这样就会低估横向地震作用和位移。
导致活动节点处所设置的支座长度明显不足以及相邻梁体之间因横向距离不足而引起的相互冲击,造成落梁及相邻结构的撞击破坏;另外一种是由于地基土的作用造成大的地震位移,这种桥梁震害主要发生在建在软土或者可能液化的地基土上的桥梁上。
软土通常会使结构的振动反应放大,使得落梁的可能性增加。
(2)支座连接部位的破坏:这中破坏比较常见,由于连接部位的破坏会引起力传递方式的变化,从而对结构其他部位的抗震产生影响,进一步加重震害。
这种破坏是抗震设计中最关注的问题之一。
(3)下部结构和基础的破坏:下部结构和基础的严重破坏是引起桥梁倒塌,并在震后难以修复使用的主要原因。
除了地基毁坏的情况,桥梁墩台和基础的震害是由于受到较大的水平地震力,瞬时反复振动在相对薄弱的截面产生破坏而引起的,从大量震害实例来看,比较高柔的桥墩多为弯曲破坏,矮粗的桥墩多为剪切型破坏,介于两者之间的为混合型。
地基破坏主要表现为砂土液化,地基失效,基础沉降和不均匀沉降破坏及由于其上承载力和稳定性不够,导致地面产生大变形,地层发生水平滑移,下沉,断裂。
(4)桥台沉陷,当地震加速度作用时,由于桥台填土与桥台是不完全固结的,桥台填土的纵向土压力增大,桥梁与桥台之间的冲撞会产生相当大的被动土压力,造成桥台有向桥跨方向移动的趋势。
由于桥面的支撑作用,桥台将发生以桥台顶端为支点的竖向旋转,导致基础破坏。
如果桥台基础在液化土上,又将引起桥台垂直沉陷,最终导致桥梁破坏。
以上所介绍桥梁的几种破坏形式是相互影响的,不同的地质条件和不同的抗震措施所造成的破坏程度和类型往往是不同的。