第２４卷第２期 ２０１１年４月 振 动 工 程 学 报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．２４ Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２０１１
梁索耦合结构的风致涡激振动
黄 坤，冯 奇
（同济大学航空航天与力学学院，上海２０００９２）
摘要：新建了一个描述梁索耦合结构风致纵向平面涡激振动的非线性偏微分方程组。通过Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法将此偏微
分方程组化为时域上的非线性常微分方程组。用多尺度法求解了所得的常微分方程组，得到了结构在风的涡激频 率和结构固有频率接近情况下的一次近似解。分析结果显示，结构在任意模态的振动均包含两个振动频率。当风的 涡激频率接近结构的固有频率时，结构振幅突然快速增大。这和Ｔａｃｏｍａ桥上观察到的涡激振动情况一致。所得到 的一次近似解和分析方法可以为实际工程中梁索耦合结构的风致涡激振动提供简便的验算方法。
关键词：梁索耦合；涡激振动；Ｇａｌｅｒｋｉｎ法；多尺度法；内共振 中图分类号：０３２２；ＴＢ１２３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４—４５２３（２０１１）０２—０１３９．０７
引 言
结构的风致振动问题是一个迄今为止未解决的
复杂问题。自１９４０年美国Ｔａｃｏｍａ桥在风致振动中
倒塌以来，该类结构在风载荷中的动力学特性就成
为研究的热点。对于一般的悬索桥形式的梁索耦合
结构振动问题已经有了大量的研究［１卅］。其中文献
［３］对悬索桥的部分数学模型及得到的结果进行了
总结。针对Ｔａｃｏｍａ桥的风致振动有大量的文献进
行了研究。文献Ｅ４］讨论了悬索桥加劲梁和主缆间吊
索松弛对结构振动的影响。文献［５］对悬索桥风致涡
激振动对结构纵向和扭转振动的影响进行了研究。
文献［６］中Ｄｉｎｇ，Ｌｅｅ和Ｌｏ用有限元方法研究了悬
索桥在湍流风场中的动力学行为。Ｌｉ，Ｃｈｅｎ和Ｚｈａｎｇ
在文献Ｅ７３中对海沧大桥做了风洞实验研究。Ｄｉｎｇ
在文献Ｅｓ］中通过偏微分方程组研究了悬索桥在周
高速铁路桥梁的风振响应与减振控制研究
随着高速铁路的快速发展，桥梁结构的稳定性和舒适性成为了一个重要的研究方向。其中，风振响应与减振控制成为桥梁工程中的一个关键问题。本文将探讨高速铁路桥梁的风振响应原理、影响因素以及减振控制技术。
▪ 风振响应原理
高速铁路桥梁的风振响应是指由于风的作用而引起的桥梁结构振动现象。风振响应的原理主要涉及风荷载特性、结构振动特性以及风-结构相互作用三个方面。
首先，风荷载特性是指风对桥梁的作用力以及力的大小和方向随风速变化的规律。通常，风荷载由静风力和动风力组成。静风力是指风对桥梁的垂直和水平作用力，而动风力则是指由风引起的震荡力。
其次，结构振动特性是指桥梁结构对风荷载的响应情况。桥梁结构在受到风荷载作用时，会出现振动。振动通常分为横向振动和纵向振动两种。横向振动是指桥梁垂直方向的振动，而纵向振动则是指桥梁沿风向的振动。
最后，风-结构相互作用是指风与桥梁结构之间的相互影响关系。风荷载会引起桥梁结构的振动，而桥梁结构的振动又会影响风的流动，从而形成了风-结构相互作用。
▪ 影响因素分析 高速铁路桥梁的风振响应受多种因素的影响，包括风的特性、桥梁结构的特性以及外界环境的影响等。
首先，风的特性对桥梁的风振响应具有重要影响。风的特性包括风速、风向、风荷载等。风速越大，风荷载越大，桥梁的风振响应也越强烈。此外，风的风向也会影响桥梁的风振响应。垂直风向和沿风向对桥梁的振动影响程度是不同的。
其次，桥梁结构的特性也是影响风振响应的重要因素。桥梁的自振频率和阻尼比决定了其对风荷载的响应程度。当桥梁的自振频率接近风的激励频率时，桥梁易受到共振的影响，振幅会增大。而阻尼比越大，桥梁的振幅越小，抑制共振效应。
此外，外界环境的影响也不能忽视。例如，桥梁周围的地形、建筑物和植被等都会对风的流动产生阻碍。这些阻碍物会影响桥梁结构所受到的风荷载以及风-结构相互作用效应。
▪ 减振控制技术
第３６卷第１２期 ２００８年ｌ２月 同济大学学报（自然科学版） ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＴＯＮＧＪＩ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮＡＴＵＲＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ） Ｖ０１ ３６ＮＯ．１２ Ｄｅｃ．２００８
抗风缆对大跨悬索桥颤振控制的有效性研究
魏志刚，葛耀君，杨 昕
（同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海２０００９２）
摘要：对斜拉式抗风缆的不同张拉力以及不同锚固形式进行比较，考察了抗风缆对大跨悬索桥颤振控制的有效性． 用简支弹性梁的Ｒａｙｌｅｉｇｈ方法和有限元计算频率的变化趋势，并在同济大学ＴＪ一３建筑风洞中进行全桥气弹模型 试验．结果表明，仅在中跨施加抗风缆就能显著提高桥梁结构的固有频率，但需注意抗风缆在悬索桥主缆上的锚固 位置，这由于某些锚固位置有可能在施工的一些阶段引发更差的桥梁气动性能，建议在施加抗风缆颤振控制措施 前先进行风洞试验研究．
关键词：悬索桥；颤振稳定性；振动控制；抗风缆；施工阶段 中图分类号：Ｕ ４４８．２５ 文献标识码：Ａ 文章编号：０２５３—３７４Ｘ（２００８）１２—１６２８—０５
Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ Ｓｔｏｒｍ Ｒｏｐｅｓ ｆｏｒ Ｌｏｎｇ Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ
Ｂｒｉｄｇｅ’Ｓ Ｆｌｕｔｔｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ
ＷＥ，Ｚｈｉｇａｎｇ，ＧＥ Ｙａｏｊｕｎ，ＹＡＮＧ Ｙｏｎｇｘｉｎ
（Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｉ￣ｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｄｉｓａｓｔｅｒ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｏｎｇｉｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ＝Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｓｔｏｒｍ ｒｏｐｅ ｆｏｒ ｌｏｎｇ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｂｒｉｄｇｅ’８ ｆｌｕｔｔｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｂｙ
ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｎｓｉｏｎ ｆｏｒｃｅｓ ａｎｄ ａｎｃｈｏｒｉｎｇ ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ．Ｗｉｔｈ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ（ＦＥＭ）ａｎｄ Ｒａｙｌｅｉｇｈ ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ ｖａｒｉｅｄ ｔｅｎｄｅｎｃｙ ｏｆ ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ ｉｓ ｅｘａｎａｉｎｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｆｏｌｌｏｗｅｄ ｕｐ ｂｙ ａ ｆｕｌｌ—ｓｃａｌｅ
收稿日期:2001-11-22作者简介:林志兴(1940-),男,辽宁大连人,研究员,博士生导师.钢箱梁桥的抗风问题及其对策研究
林志兴,葛耀君,曹丰产,庞加斌
(同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海 200092)
摘要:以日本名古屋矢田川三跨连续钢箱梁桥为例,通过风洞试验与计算流体力学(CFD)分析方法研究了主梁宽高比小于2的大跨度梁式钢桥的抗风问题.研究表明,此类桥梁存在高风速区的大振幅自激性涡振及驰振机制,应引起足够的重视,采取必要的减振措施,并对几种减振措施的作用进行了较为深入的研究.
关键词:钢箱梁桥;风洞试验;驰振;涡激共振中图分类号:U448.213;V211.74 文献标识码:A 文章编号:0253-374X(2002)05-0614-04
WindResistantStudyandPreventionResearchofSteelBoxGirders
LINZhi-xing,GEYao-jun,CAOFeng-chan,PANGJia-bin
(StateKeyLaboratoryforDisasterReductioninCivilEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)
Abstract:Basedonthethree-spancontinuousbeambridgeacrosstheYadagawaRiverinNagoya,Japan,thewindre2
sistantproblemsofasteelboxgirderwiththewidthbeingalmosttwotimesofthedepthhavebeenthoroughlyinvesti2
gatedbywindtunnelexperimentsandcomputationalfluiddynamicsmethod.Throughtheseexperimentalandcomputa2
