桥梁风振专题06715PPT课件
合集下载
桥梁风振及其制振措施(PPT,17页)
主梁涡激振动 拉索风雨激振 桥塔涡激振动 主梁随机抖振
驰振 颤振
风振控制措施
颤振控制
驰振控制:
驰振和涡振控制
涡振控制: 提高结构阻尼比
施工时附加TMD、TLD或TLCD阻 尼器
风雨振控制
斜拉索表面制造成凹痕或螺旋线，可以减轻斜拉索风 雨振的程度。
加辅助索，预防拉索风雨振
机械减振措施
加阻尼器（如TMD，磁流变阻尼器）
TACOMA NARROWS BRIDGE
日本东京湾通道桥的涡激共振
主桥为10跨一联的钢箱梁连 续梁桥，最大跨度240m，宽 22.9m, 梁高6-11.5m。
在16-17m/s的风速作用下， 发生竖向涡激振动，跨中振幅 达50cD），涡激振动振幅只有 5 cm。
•驰振：细长结构因气流自激作用发生的纯弯曲大幅振动。如结 冰电线振动，塔柱、吊杆、拉索容易产生驰振形象。
•抖振：气流力受结构振动影响较小，气流力是一种强迫力，主 要是大气紊流导致结构强迫振动。
•涡振：大跨度桥梁在低风速下容易发生的一种 风致振动。
桥梁风振控制
绝对控制： 主梁风振失稳
尽量控制： 考虑控制：
•桥梁风振及其制振措施
Tacoma Narrows Bridge：位于美国华 盛顿州，1940年建成，三跨连续加劲 梁悬索桥，主跨853m，宽11.9m,加劲 梁为H型板梁，梁高2.45m。 建成4个月后，在18m/s的风速(8级)作 用下，发散振动持续70min。最后，吊 杆断裂，加劲梁坠落河中。 原因：颤振失稳。
斜拉索风雨振
日本名港西大桥（MeikoNishi）、洞庭湖大桥均实测到拉 索在风雨共存的条件下，发生风雨振。称为影响最大的一种桥 梁病害。
俄国伏尔加大桥“蛇形共振”
桥梁知识专题讲座PPT动态课件
03
散热器支管过墙时，除应该加设套管 外，还 应注意 支管不 准在墙 内有接 头。支 管上安 装阀门 时，在 靠近散 热器一 侧应该 与可拆 卸件连 接。散 热器支 管安装 ，应在 散热器 与立管 安装完 毕之后 进行， 也可与 立管同 时进行 安装。 安装时 一定要 把钢管 调整合 适后再 进行碰 头，以 免弄歪 支、立 管。
散热器支管过墙时，除应该加设套管 外，还 应注意 支管不 准在墙 内有接 头。支 管上安 装阀门 时，在 靠近散 热器一 侧应该 与可拆 卸件连 接。散 热器支 管安装 ，应在 散热器 与立管 安装完 毕之后 进行， 也可与 立管同 时进行 安装。 安装时 一定要 把钢管 调整合 适后再 进行碰 头，以 免弄歪 支、立 管。
散热器支管过墙时，除应该加设套管 外，还 应注意 支管不 准在墙 内有接 头。支 管上安 装阀门 时，在 靠近散 热器一 侧应该 与可拆 卸件连 接。散 热器支 管安装 ，应在 散热器 与立管 安装完 毕之后 进行， 也可与 立管同 时进行 安装。 安装时 一定要 把钢管 调整合 适后再 进行碰 头，以 免弄歪 支、立 管。
散热器支管过墙时，除应该加设套管 外，还 应注意 支管不 准在墙 内有接 头。支 管上安 装阀门 时，在 靠近散 热器一 侧应该 与可拆 卸件连 接。散 热器支 管安装 ，应在 散热器 与立管 安装完 毕之后 进行， 也可与 立管同 时进行 安装。 安装时 一定要 把钢管 调整合 适后再 进行碰 头，以 免弄歪 支、立 管。
散热器支管过墙时，除应该加设套管 外，还 应注意 支管不 准在墙 内有接 头。支 管上安 装阀门 时，在 靠近散 热器一 侧应该 与可拆 卸件连 接。散 热器支 管安装 ，应在 散热器 与立管 安装完 毕之后 进行， 也可与 立管同 时进行 安装。 安装时 一定要 把钢管 调整合 适后再 进行碰 头，以 免弄歪 支、立 管。
桥梁风振专题(学习课资)
公开课资
16
桥梁风振概述
公开课资
17
桥梁风振概述
加装风嘴、中央开槽、稳定板，使桥梁截面接近流线型， 避免或推迟漩涡脱落发生，增大竖向振动空气阻尼。
公开课资
18
桥梁风振概述
斜拉索表面制造成凹痕或螺旋线，可以减轻斜拉索风 雨振的程度。
公开课资
19
桥梁风振概述 •机械减振措施
加阻尼器（如TMD，磁流变阻尼器）。怎样达到很好的减 振效果？
公开课资15桥梁源自振概述桥梁风振的减振措施•空气动力学措施
引起桥梁振动的风荷载性质与桥梁外形有关。在不改变桥 梁结构与使用性能的前提下，适当改变桥梁外形或附加一些导 流装置，往往可以减轻桥梁风振。如：
加装风嘴、中央开槽、稳定板，使桥梁截面接近流线型， 避免或推迟漩涡脱落发生，增大竖向振动空气阻尼。
公开课资
6
桥梁风振概述 •斜拉索风雨振
日本名港西大桥（MeikoNishi）、洞庭湖大桥均实测到拉 索在风雨共存的条件下，发生风雨振。称为影响最大的一种桥 梁病害。
公开课资
7
桥梁风振概述
桥梁风振的主要形态
公开课资
8
桥梁风振概述
•气动弹性现象：气流中的弹性体发生变形或振动，从而改变气 流边界条件，引起气流力的变化，反过来又引起弹性体新的变形 与振动，这种气流力与结构相互作用的现象即为气动弹性现象。
•颤振：扭转发散振动或弯扭发散振动。如塔克马桥的桥面扭转 振动，飞机机翼振动
•驰振：细长结构因气流自激作用发生的纯弯曲大幅振动。如结 冰电线振动，塔柱、吊杆、拉索容易产生驰振形象。
公开课资
9
桥梁风振概述
•抖振：气流力受结构振动影响较小，气流力是一种强迫力，主 要是大气紊流导致结构强迫振动。
风振及控制6-颤振PPT课件
当结构发生振动时，由于周围的绕流受结构变位的干扰而发生变化，导致 作用在结构上的空气力也随时间发生变化。这种作用力由于是伴随结构振动产生 的，称为自激气动力，它是非定常气动力的主要形式。
（1）Theodorson平板空气力公式
1935年，Th. Theodorson首先从 理论上研究了薄平版的非定常气动 力。他根据流体力学势流理论求得 了作用于振动平板上的非定常气动 力的解析表达式。对于图示二维理 想平板，在均匀水平流场中作微小 振动时所受到的非定常空气升力和 力矩可表达为：
v
C(k)为Theodo函rs数 on， 当用 Bes函 sel数表示时
CkF(k)iG(k)
典型断面颤振导数曲线
典型断面颤振导数曲线
2.3桥梁颤振计算理论的发展
1948年Bleich 第一次用Theodorson 的平板空气公式来解决悬索桥的颤振分析。 他认为在悬索桥中常用的桁架加劲梁的上承桥面接近于一块平板，此时悬索桥的 二维颤振微分方程可以写成：
L2bv2C(k)hv[1C(k)]b2v
M2b2v2C(k)hv[1C(k)]b2v
式中
——空气密度； b——平板的半宽度； v——空气流速； h和分别为截面的竖向和扭转位移；
k b 为折算频率，为圆频率；
1V2B 2
LVC
M12V2B2LCM
式中：为空气密度，H为梁高，B为梁宽，L为长度，
1 V 2 2
为气流的动压。CH、CV、CM分别为主梁的阻力系数、升力
系数、力矩系数。
三种典型断面的三分力系数曲线
dCL 0, dCM 0是空气动力稳定 条的 件必 。要
d
d
2.2.2．非定常气动力
2.2作用于桥梁的空气力
（1）Theodorson平板空气力公式
1935年，Th. Theodorson首先从 理论上研究了薄平版的非定常气动 力。他根据流体力学势流理论求得 了作用于振动平板上的非定常气动 力的解析表达式。对于图示二维理 想平板，在均匀水平流场中作微小 振动时所受到的非定常空气升力和 力矩可表达为：
v
C(k)为Theodo函rs数 on， 当用 Bes函 sel数表示时
CkF(k)iG(k)
典型断面颤振导数曲线
典型断面颤振导数曲线
2.3桥梁颤振计算理论的发展
1948年Bleich 第一次用Theodorson 的平板空气公式来解决悬索桥的颤振分析。 他认为在悬索桥中常用的桁架加劲梁的上承桥面接近于一块平板，此时悬索桥的 二维颤振微分方程可以写成：
L2bv2C(k)hv[1C(k)]b2v
M2b2v2C(k)hv[1C(k)]b2v
式中
——空气密度； b——平板的半宽度； v——空气流速； h和分别为截面的竖向和扭转位移；
k b 为折算频率，为圆频率；
1V2B 2
LVC
M12V2B2LCM
式中：为空气密度，H为梁高，B为梁宽，L为长度，
1 V 2 2
为气流的动压。CH、CV、CM分别为主梁的阻力系数、升力
系数、力矩系数。
三种典型断面的三分力系数曲线
dCL 0, dCM 0是空气动力稳定 条的 件必 。要
d
d
2.2.2．非定常气动力
2.2作用于桥梁的空气力
桥梁抗震ppt课件
3. 计算等效单自由度{系Fe统rr}的等c c效orr 刚度和等效粘滞阻尼比；
4. 利用反应谱方法计算结构特征力效应和特征位移效应－需求分析；
5. 进行需求/能力比计算，评估结构的抗震性能。
精品课件
32
单振型反应谱法
反应谱的概念
根据D’Alembert原理，单自由度振子的振动方程可以表示为：
上述振动方程的m 解(可g 以y 用) 杜cy 哈美k（ y0 Duhay m e2 l）积y 分公2y式 来g 表示：
抗震设防标准制定原则
桥梁工程的抗震设防标准，即为如何确定“地震荷载”的 标准。荷载定得越大，即抗震设防标准要求越高，桥梁在 使用寿命期间为抗震设防需要投入的费用也越大。然而， 桥梁在使用寿命期间遭遇抗震设防标准所期望的地震总是 少数。这就是决策的矛盾点：一方面要求保证桥梁抗震安 全，另一方面又要适度投入抗震设防的费用，使投入费用 取得最好的效益 。
精品课件
33
单振型反应谱法
反应谱的概念
由于地震加速度是不规则的函数，上述积分公式难以直接求积， 一般要通过数值积分的办法来求得反应的时程曲线。对不同周期和阻 尼比的单自由度体系，在选定的地震加速度输入下，可以获得一系列
的相对位移y、相对速度 y 和绝对加速度 y 的反应时程曲线，并可从
中找到它们的最大值。以不同单自由度体系的周期Ti为横坐标，以不 同阻尼比C为参数．就能绘出最大相对位移、最大相对速度和最大绝对 加速度的谱曲线，分别称为相对位移反应谱、拟相对速度反应谱和拟 加速度反应谱(分别可简称为位移反应谱、速度反应谐和加速度反应谱)， 并用符号记为SD、PSV和PSA，这三条反应谱曲线合起来简称为反应谱。
称为动力放大系数，其值可以直接由标准化反应谱曲线确定。上
4. 利用反应谱方法计算结构特征力效应和特征位移效应－需求分析；
5. 进行需求/能力比计算，评估结构的抗震性能。
精品课件
32
单振型反应谱法
反应谱的概念
根据D’Alembert原理，单自由度振子的振动方程可以表示为：
上述振动方程的m 解(可g 以y 用) 杜cy 哈美k（ y0 Duhay m e2 l）积y 分公2y式 来g 表示：
抗震设防标准制定原则
桥梁工程的抗震设防标准，即为如何确定“地震荷载”的 标准。荷载定得越大，即抗震设防标准要求越高，桥梁在 使用寿命期间为抗震设防需要投入的费用也越大。然而， 桥梁在使用寿命期间遭遇抗震设防标准所期望的地震总是 少数。这就是决策的矛盾点：一方面要求保证桥梁抗震安 全，另一方面又要适度投入抗震设防的费用，使投入费用 取得最好的效益 。
精品课件
33
单振型反应谱法
反应谱的概念
由于地震加速度是不规则的函数，上述积分公式难以直接求积， 一般要通过数值积分的办法来求得反应的时程曲线。对不同周期和阻 尼比的单自由度体系，在选定的地震加速度输入下，可以获得一系列
的相对位移y、相对速度 y 和绝对加速度 y 的反应时程曲线，并可从
中找到它们的最大值。以不同单自由度体系的周期Ti为横坐标，以不 同阻尼比C为参数．就能绘出最大相对位移、最大相对速度和最大绝对 加速度的谱曲线，分别称为相对位移反应谱、拟相对速度反应谱和拟 加速度反应谱(分别可简称为位移反应谱、速度反应谐和加速度反应谱)， 并用符号记为SD、PSV和PSA，这三条反应谱曲线合起来简称为反应谱。
称为动力放大系数，其值可以直接由标准化反应谱曲线确定。上
桥梁知识专题PPT专题演示
桥梁的主要分类 春天的风吹过银杏树的枝头，几场春雨让刚冒出小芽的叶子，长得郁郁葱葱。当我把这个好消息告诉门口的孩子们后，他们便一个接一个的来到我们家的花园中。
我国桥梁建筑成就
国外著名桥梁 结束语
春天的风吹过银杏树的枝头，几场春 雨让刚 冒出小 芽的叶 子，长 得郁郁 葱葱。 当我把 这个好 消息告 诉门口 的孩子 们后， 他们便 一个接 一个的 来到我 们家的 花园中 。
授课 内容
1
概论
2 桥梁的组成部分
春天的风吹过银杏树的枝头，几场春 雨让刚 冒出小 芽的叶 子，长 得郁郁 葱葱。 当我把 这个好 消息告 诉门口 的孩子 们后， 他们便 一个接 一个的 来到我 们家的 花园中 。
春天的风吹过银杏树的枝头，几场春 雨让刚 冒出小 芽的叶 子，长 得郁郁 葱葱。 当我把 这个好 消息告 诉门口 的孩子 们后， 他们便 一个接 一个的 来到我 们家的 花园中 。 春天的风吹过银杏树的枝头，几场春 雨让刚 冒出小 芽的叶 子，长 得郁郁 葱葱。 当我把 这个好 消息告 诉门口 的孩子 们后， 他们便 一个接 一个的 来到我 们家的 花园中 。
春天的风吹过银杏树的枝头，几场春 雨让刚 冒出小 芽的叶 子，长 得郁郁 葱葱。 当我把 这个好 消息告 诉门口 的孩子 们后， 他们便 一个接 一个的 来到我 们家的 花园中 。 春天的风吹过银杏树的枝头，几场春 雨让刚 冒出小 芽的叶 子，长 得郁郁 葱葱。 当我把 这个好 消息告 诉门口 的孩子 们后， 他们便 一个接 一个的 来到我 们家的 花园中 。
春天的风吹过银杏树的枝头，几场春 雨让刚 冒出小 芽的叶 子，长 得郁郁 葱葱。 当我把 这个好 消息告 诉门口 的孩子 们后， 他们便 一个接 一个的 来到我 们家的 花园中 。 春天的风吹过银杏树的枝头，几场春 雨让刚 冒出小 芽的叶 子，长 得郁郁 葱葱。 当我把 这个好 消息告 诉门口 的孩子 们后， 他们便 一个接 一个的 来到我 们家的 花园中 。
桥梁知识专题讲课PPT课件
书房的角落，挺立着一株虎尾兰。它 没有牡 丹的高 贵，没 有百合 花的幽 香，更 没有玫 瑰花那 样高傲 ，它除 了平凡 ，还是 平凡。 以至于 客人来 访，也 无一夸 赞过它 ，更没 有谁欣 赏它。 书房的角落，挺立着一株虎尾兰。它 没有牡 丹的高 贵，没 有百合 花的幽 香，更 没有玫 瑰花那 样高傲 ，它除 了平凡 ，还是 平凡。 以至于 客人来 访，也 无一夸 赞过它 ，更没 有谁欣 赏它。
01
书房的角落，挺立着一株虎尾兰。它 没有牡 丹的高 贵，没 有百合 花的幽 香，更 没有玫 瑰花那 样高傲 ，它除 了平凡 ，还是 平凡。 以至于 客人来 访，也 无一夸 赞过它 ，更没 有谁欣 赏它。
概论
概论
你注意过身边的桥吗?你知道什么叫做桥吗?
“桥梁”是指：供汽车、火车、渠道、管线、行人等跨越河流、海湾、湖
书房的角落，挺立着一株虎尾兰。它 没有牡 丹的高 贵，没 有百合 花的幽 香，更 没有玫 瑰花那 样高傲 ，它除 了平凡 ，还是 平凡。 以至于 客人来 访，也 无一夸 赞过它 ，更没 有谁欣 赏它。 书房的角落，挺立着一株虎尾兰。它 没有牡 丹的高 贵，没 有百合 花的幽 香，更 没有玫 瑰花那 样高傲 ，它除 了平凡 ，还是 平凡。 以至于 客人来 访，也 无一夸 赞过它 ，更没 有谁欣 赏它。
书房的角落，挺立着一株虎尾兰。它 没有牡 丹的高 贵，没 有百合 花的幽 香，更 没有玫 瑰花那 样高傲 ，它除 了平凡 ，还是 平凡。 以至于 客人来 访，也 无一夸 赞过它 ，更没 有谁欣 赏它。
书房的角落，挺立着一株虎尾兰。它 没有牡 丹的高 贵，没 有百合 花的幽 香，更 没有玫 瑰花那 样高傲 ，它除 了平凡 ，还是 平凡。 以至于 客人来 访，也 无一夸 赞过它 ，更没 有谁欣 赏它。
第十四讲 桥梁风致振动分析
同济大学土木工程防灾国家重点实验室、桥梁工程系
第五节 风振性能检验
5.1 风振稳定性
(1) 驰振临界风速 (2) 扭转颤振临界风速—
* 变号 A2
(3) 耦合颤振临界风速—竖弯和扭转耦合 (4) 涡激共振锁定风速
5.2 风振强度
(1) 抖振引起的强迫力荷载 (2) 涡振引起的自激力荷载 荷载最不利组合
同济大学土木工程防灾国家重点实验室、桥梁工程系
第四节 静风性能验算
4.1 静风稳定性—扭转发散
(1) 二维计算模型 (2) 三维计算模型 扭转发散临界风速
4.2 静风强度
(1) 平均风荷载 (2) 脉动风荷载 荷载最不利组合问题
4.2 静风刚度
(1) 侧向静风位移 (2) 竖向静风位移 (3) 扭转静风位移(较小)
同济大学土木工程防灾国家重点实验室、桥梁工程系
5.3 风振刚度
(1) 抖振位移 (a) 随机振动分析方法 (b) 节段模型试验法 (c) 全桥模型试验法 (2) 涡振位移 (a) 理论模型计算法 (b) 节段模型试验法 (c) 全桥模型试验法
同济大学土木工程防灾国家重点实验室、桥梁工程系
第六节 抗风性能改善
大多数情况下气动导数值
H i*和Ai* (i = 1, 2 , 3, 4 )
同济大学土木工程防灾国家重点实验室、桥梁工程系
第三节 动力特性分析
3.1 结构计算模型
(1) 按施工阶段划分(缆索承重桥梁) (a) 桥塔自立状态 (b) 主要拼梁状态 (c) 全桥成桥状态 (2) 按主梁离散划分 (a) 单梁式 (b) 双梁式 (c) 三梁式
λ — 衰减系数， λ = 7 ~ 21
同济大学土木工程防灾国家重点实验室、桥梁工程系
桥梁风致响应 ppt课件
横风向荷载(cross-wind load) 升力(lift force)
扭矩荷载(torsional moment) 升力矩(pitching moment)
2.2 静风响应
结构(2个水平+1扭转)
位移(2个线位移+1个角位移)
桥梁(水平+竖向+扭转)
风压(局部位置垂直于表面)
结构为主
桥梁较少
中国悬索桥方案 (L=5,000 m)
侧弯： fps0.024H,z fpa0.04H 1 z
竖弯： fhs0.04H8,z fha0.06H 2 z
扭转： fts0.07H 3 z
17
同济大学土木工程防灾国家重点实验室
4.4 结构阻尼(Structural damping )
钢 桥:： s0.5% ~1.0% , s2s3.14~6.28 结合合 梁梁 桥： : s1.0% ~1.5% , s2s6.28~9.42 混凝土桥:： s1.5% ~2.5% , s2s9.42~15.71
Lpp2Lp pLpp
D f D h h D h h D h h D D D D p p D p p D p p
D hh2D h hD hhD 2D D
D pp2D p pD pp
M f M h h M h h M h h M M M M p p M p p M p p
刚度较小—动力作用
颤振(flutter) 振幅较大—自激力
驰振(galloping)
5
同济大学土木工程防灾国家重点实验室
1. 桥梁风效应（续）
风荷载及桥梁风效应
荷载分类
荷载效应
作用机理
平均风荷载引起的内力和变形 风压作用下的阻力、升力和升力矩
第八章桥梁抗震(新教材课件)
图8-2 主梁与桥台间的碰撞震害
（a）
（b）
图8-3 汶川地震中百花大桥落梁震害
图8-4 汶川地震中横跨断层的映秀顺河桥倒塌
2、支座部分的破坏
图8-5 支座脱落、移位
图8-6 支座的撕裂破坏
3、桥墩的破坏
图8-7 桥墩的剪切破坏
图8-8 桥墩的弯曲破坏
图8-9 阪神地震中桥墩的弯曲破坏
从大量的震害和试验结构观察发现，钢筋混凝土墩柱的实际抗弯承 载能力要大于其设计承载能力，这种现象称为墩柱抗弯超强现象（ overstrength）。
因此，为了确保结构不会发生脆性的破坏模式，在确定能力保护 构件的强度设计值时，需要引入抗弯超强系数来考虑延性构件的超强 现象。
于是，单柱墩塑性铰区截面的超强弯矩M0为：
在影响钢筋混凝土墩柱延性能力的因素中，截面的箍筋配置水平是影 响塑性铰区延性能力的一个重要因素。横向箍筋的作用有：①提供斜截 面的抗剪能力；②约束核心混凝土，大大提高混凝土的极限压应变，从 而大大提高塑性铰区截面的转动能力；③阻止纵向受压钢筋过早屈曲。
Mander本构
图8-15 无约束混凝土和约束混凝土的应力-应变曲线
等位移与等能量准则：
等位移准则（长周期）： 对于长周期的单自由度系 统，非线性系统的最大反 应位移与完全弹性系统的 最大反应位移在统计平均 意义上相等。
等能量准则（中等周期）： 对于中等周期的单自由度系 统，弹性体系在最大位移时 所储存的变形能与弹塑性体 系达到最大位移时的耗能相 等。
FE
地 震 力
8.3.2桥梁延性抗震设计基本理论
能力保护设计方法
假度个设（链延超接性强破链）坏子为时的是设延0 P计性d 强的度，，为要其求中所Pd有0脆，为性则超链其强子可因的能子设发。计挥为强的保度最证大满整强
桥梁颤振理论PPT课件
第33页/共68页
振型特点 纵漂 L-S-1 V-S-1 V-A-1 V-S-2 L-A-1 V-A-2
主塔横摆 主塔横摆
T-S-1 V-S-3 V-A-3 V-S-4 L-S-2 边跨竖向 T-A-1
1 ln x0
n xn
阻尼比与对数衰减率的关系
2 ， 2 1 2
第23页/共68页
结构的频率和振型可以通过结构动力特性分析获得，结构阻尼与材 料、结构形式等多种因素有关，无法通过计算取得。桥梁抗风设计中结构 的阻尼比可以取以下经验值：
桥梁种类 钢桥
结合梁桥 混凝土桥
阻尼比 阻尼比的统计范围
第16页/共68页
a
二、扭转发散
a V
Ka 弹性轴
扭转发散问题的几何位置与参数
令扭转弹簧刚度为Ka ，其含义为梁段发生单位转角所需的气动 力矩。扭转角为a，平均风速为V，桥面宽为B，则单位长度的气
动力矩为 ：
Ma
1 2
V
2 B 2C M
a
式中：CM a 为绕扭转轴转动的气动力参数。
第17页/共68页
桥梁的风毁事故最早可以追溯到1818年，苏格兰的Dryburgh Abbey桥首 先因风的作用而遭到毁坏。之后，英国的Tay桥因未考虑风的静力作用垮掉， 造成75人死亡的惨剧。一系列桥梁的风毁事故，使人们开始重视风的作用， 最初人们只认识到考虑静风载的必要性，直到1940年美国Tacoma悬索桥的 风毁事故（图8－1），才使工程界注意到桥梁风致振动的重要性。
0.005
0.5%~1.0%
0.01
1.0%~1.5%
0.02
2.0%~3.0%
第24页/共68页
二、采用有限元方法计算桥梁结构动力特性
振型特点 纵漂 L-S-1 V-S-1 V-A-1 V-S-2 L-A-1 V-A-2
主塔横摆 主塔横摆
T-S-1 V-S-3 V-A-3 V-S-4 L-S-2 边跨竖向 T-A-1
1 ln x0
n xn
阻尼比与对数衰减率的关系
2 ， 2 1 2
第23页/共68页
结构的频率和振型可以通过结构动力特性分析获得，结构阻尼与材 料、结构形式等多种因素有关，无法通过计算取得。桥梁抗风设计中结构 的阻尼比可以取以下经验值：
桥梁种类 钢桥
结合梁桥 混凝土桥
阻尼比 阻尼比的统计范围
第16页/共68页
a
二、扭转发散
a V
Ka 弹性轴
扭转发散问题的几何位置与参数
令扭转弹簧刚度为Ka ，其含义为梁段发生单位转角所需的气动 力矩。扭转角为a，平均风速为V，桥面宽为B，则单位长度的气
动力矩为 ：
Ma
1 2
V
2 B 2C M
a
式中：CM a 为绕扭转轴转动的气动力参数。
第17页/共68页
桥梁的风毁事故最早可以追溯到1818年，苏格兰的Dryburgh Abbey桥首 先因风的作用而遭到毁坏。之后，英国的Tay桥因未考虑风的静力作用垮掉， 造成75人死亡的惨剧。一系列桥梁的风毁事故，使人们开始重视风的作用， 最初人们只认识到考虑静风载的必要性，直到1940年美国Tacoma悬索桥的 风毁事故（图8－1），才使工程界注意到桥梁风致振动的重要性。
0.005
0.5%~1.0%
0.01
1.0%~1.5%
0.02
2.0%~3.0%
第24页/共68页
二、采用有限元方法计算桥梁结构动力特性
桥梁振动与抗震研究热点 ppt课件
1999年999年土尔其、台湾地震
■西部地区特殊地形和地质条件下的桥梁抗震问题 ■中小地震引起的结构损伤积累
制作人：同济大学桥梁工程系 孙利民
本讲座的内容提要
■典型桥梁震害 ■桥梁设计方法与规范 ■弹塑性动力反应分析 ■最新实验设备与技术 ■桥梁加固技术 ■新西兰模式 ■亚太地区其他国家的地震研究
• DEM应用于钢筋混凝土的问题是必须反 映材料的连续性，并建立合理的材料本 构关系。
• EDEM通过在离散单元之间引入弹簧反 映材料的连续性。弹簧的物理性质必须 符合钢筋混凝土材料的并建立合理的材 料本构关系。
制作人：同济大学桥梁工程系 孙利民
研究思路
目黑的EDEM刚体模型
本研究的EDEM质点模型
制作人：同济大学桥梁工程系 孙利民
桥梁上部结构破坏机理分析
研究目的与意义 震害 •上部结构的倒塌 •地基液化引起的基础沉陷和侧方流动引起的基础破坏 •伸缩缝之间梁构件的碰撞，梁与挡块之间的撞击
要求理论分析解决的问题： 不连续、大变形大位移、碰撞
制作人：同济大学桥梁工程系 孙利民
扩展离散单元法（EDEM）
0.1
1
5
周期 （秒）
制作人：同济大学桥梁工程系 孙利民
弹塑性动力反应分析
背 景： 规范的变更、性能设计、市场竞争
政府导向： 今后，不掌握弹塑性动力反应计算 技术的咨询公司将面临生存危机
涉及范围： 钢筋混凝土结构 混凝土充填钢结构 土的液化、侧方流动 土与基础（包括地下结构）的相互作用
制作人：同济大学桥梁工程系 孙利民
支座破坏后主梁端部浮起
制作人：同济大学桥梁工程系 孙利民
明石海峡大桥桥墩桥台震后位移情况
制作人：同济大学桥梁工程系 孙利民
■西部地区特殊地形和地质条件下的桥梁抗震问题 ■中小地震引起的结构损伤积累
制作人：同济大学桥梁工程系 孙利民
本讲座的内容提要
■典型桥梁震害 ■桥梁设计方法与规范 ■弹塑性动力反应分析 ■最新实验设备与技术 ■桥梁加固技术 ■新西兰模式 ■亚太地区其他国家的地震研究
• DEM应用于钢筋混凝土的问题是必须反 映材料的连续性，并建立合理的材料本 构关系。
• EDEM通过在离散单元之间引入弹簧反 映材料的连续性。弹簧的物理性质必须 符合钢筋混凝土材料的并建立合理的材 料本构关系。
制作人：同济大学桥梁工程系 孙利民
研究思路
目黑的EDEM刚体模型
本研究的EDEM质点模型
制作人：同济大学桥梁工程系 孙利民
桥梁上部结构破坏机理分析
研究目的与意义 震害 •上部结构的倒塌 •地基液化引起的基础沉陷和侧方流动引起的基础破坏 •伸缩缝之间梁构件的碰撞，梁与挡块之间的撞击
要求理论分析解决的问题： 不连续、大变形大位移、碰撞
制作人：同济大学桥梁工程系 孙利民
扩展离散单元法（EDEM）
0.1
1
5
周期 （秒）
制作人：同济大学桥梁工程系 孙利民
弹塑性动力反应分析
背 景： 规范的变更、性能设计、市场竞争
政府导向： 今后，不掌握弹塑性动力反应计算 技术的咨询公司将面临生存危机
涉及范围： 钢筋混凝土结构 混凝土充填钢结构 土的液化、侧方流动 土与基础（包括地下结构）的相互作用
制作人：同济大学桥梁工程系 孙利民
支座破坏后主梁端部浮起
制作人：同济大学桥梁工程系 孙利民
明石海峡大桥桥墩桥台震后位移情况
制作人：同济大学桥梁工程系 孙利民
桥梁抗震与加固ppt课件
反应谱法基本原理
2.25
Ⅰ：β=2.25(0.2/T) Ⅱ：β=2.25(0.3/T)0.9 Ⅲ：β=2.25(0.45/T)0.95 Ⅳ：β=2.25(0.7/T) 0.9
0.3
1 2 3 4 5T
图1 场地类别与动力放大系数关系曲线
反应谱法基本原理
2、多质点反应谱
➢（1）振型分解法简介 ➢以无阻尼受迫振动为例，简要介绍振型分解法思想。
反应谱法基本原理
反应谱法基本原理
➢（2）多质点体系的地震力计算公式
➢ 用振型分解法求解，即利用振型分的正交特性，将联立微 分方程组一个个地分解为相互独立的振动方程，将多质点的复杂 振动，分解为按各个振型的独立振动的叠加，在求解过程中，引 入第i振型的振型参与系数：
反应谱法基本原理
➢ 由振型分解法可将多自由度现行震动体系分解为多个独立的广义 单自由度振子。广义单自由度振子的最大反应可由谱曲线查出。但一般 情况下，广义单自由度振子的最大反应不同时发生，因此需要以适当的 方式将它们组合起来。
反应谱法基本原理
➢ 不同的地震输入，得 到不同的反应谱曲线 。
➢ 在大量的地震加速度 记录输入后绘制的众多 反应谱曲线的基础上， 经过平均光滑化后，最 终得到得到平均地震反 应谱。
反应谱法基本原理
➢ 不同的体系阻尼比得到相应的反应谱曲线。
反应谱法基本原理
➢★单质点反应谱的地震力计算
➢应根据结构抗震设防的 烈度水准选用。根据我国 铁路工程抗震规范规定： 设计烈度Ⅶ度以上才进行 抗震设防，相应于Ⅶ，Ⅷ 和Ⅸ度，k分别为0.1、0.2 和0.4。
桥梁震害
2、桥台沦陷
桥梁震害
2、桥台沦陷产生的原因
➢当地震加速度作用时，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。
桥梁知识教学讲解PPT教学讲解课件
About The Bridges 今天去看了一下昨天那篇文章的收益，只有四分钱，超级超级少，不过这一篇的单价比前面几篇文章都要高。因此虽然这篇文章的雪阅读量不高，但最终的收益还是不错的，至少要比前面的一分钱要高一点点。 演讲人：XXX
授课 内容
1
概论
2 桥梁的组成部分
今天去看了一下昨天那篇文章的收益 ，只有 四分钱 ，超级 超级少 ，不过 这一篇 的单价 比前面 几篇文 章都要 高。因 此虽然 这篇文 章的雪 阅读量 不高， 但最终 的收益 还是不 错的， 至少要 比前面 的一分 钱要高 一点点 。
今天去看了一下昨天那篇文章的收益 ，只有 四分钱 ，超级 超级少 ，不过 这一篇 的单价 比前面 几篇文 章都要 高。因 此虽然 这篇文 章的雪 阅读量 不高， 但最终 的收益 还是不 错的， 至少要 比前面 的一分 钱要高 一点点 。 今天去看了一下昨天那篇文章的收益 ，只有 四分钱 ，超级 超级少 ，不过 这一篇 的单价 比前面 几篇文 章都要 高。因 此虽然 这篇文 章的雪 阅读量 不高， 但最终 的收益 还是不 错的， 至少要 比前面 的一分 钱要高 一点点 。
01
今天去看了一下昨天那篇文章的收益 ，只有 四分钱 ，超级 超级少 ，不过 这一篇 的单价 比前面 几篇文 章都要 高。因 此虽然 这篇文 章的雪 阅读量 不高， 但最终 的收益 还是不 错的， 至少要 比前面 的一分 钱要高 一点点 。
概论
概论
你注意过身边的桥吗?你知道什么叫做桥吗?
“桥梁”是指：供汽车、火车、渠道、管线、行人等跨越河流、海湾、湖
现代桥主要是为适应铁路建设的需要，在19世纪 后期逐步发展起来的，并在铁路上使用至今。
当代桥梁－是本世纪50年代左右发展起来的，
桥梁抗风抗震复习讲义课件
第1振型
第2振型
第3振型
桥墩的水平挠曲固有振型
时间函数 f (t ) 的幅值按照 Aet 逐渐衰减 ，如图
Aet
t
桥梁结构的自 振周期和地震 动卓越（主要） 周期越接近， 它的振型接受 到地震力的影 响越大；而结 构的阻尼比越 小，结构所受 的震害也越大。 分析和认识桥 梁结构的自振 周期、振型和 阻尼比这些动 力特性的重要 意义就在于此。
桥梁抗风抗震复习讲义
第二章 桥梁震害
地震强度
场地情况
桥梁震害
桥梁震害
人为错误
结构地震易损性
桥梁震害的四大原因
地基失效 结构强振 引起的破坏 引起的破坏
桥梁抗风抗震复习讲义
第二章 桥梁震害
2.3 下部结构和基础的震害
2.3.1 桥梁墩柱的震害 桥梁墩柱的震害
墩柱的弯曲破坏
墩柱的剪切破坏
墩柱的基脚破坏
桥梁抗风抗震复习讲义
第四章 桥梁工程抗震设计
桥梁抗震设计的任务，是选择合理的结构形式，并为结构提供较强的 抗震能力，具体包括以下三个方面 ：
正确选择能够有效地抵抗地震作用的结构形式； 合理地分配结构的刚度、质量和阻尼等动力参数，以便最大限度
地利用构件和材料的承载和变形能力； 正确估计地震可能对结构造成的破坏，以便通过结构、构造和其
桥梁抗风抗震复习讲义
1.2.2 烈度
人的感觉 物体反应 结构破坏 自然现象
–侧重点差异
–地震学：地震破坏后果 –抗震：地震作用强弱
–烈度与地震动参数关系
¡ 定义 ¡ 评价指标 ¡ 地震烈度表 ¡ 性质 ¡ 理解分歧 ¡ 影响因素及规律 ¡ 关于取消烈度
地震对地表及工程结构 影响的强弱程度
《桥梁抗震课件》PPT课件
• 在列车制动和行车移动荷 载作用下，天兴洲大桥主
梁纵向振动响应混合控制
结果。从图中可见，天兴
洲大桥因列车制动和行车
移动荷载所引起的主梁纵
向最大振动位移响应由控 制前的149．2mm下降至 控制后的28．7 mm，控 制效果明显优于液体粘滞
阻尼器的控制效果，且保
证了天兴洲大桥的正常运 行和平安。
• 2000 次循环风荷载下的疲劳往复测试，取最大风荷载下的最大速度。
相比之下
• 列车制动引起的主梁 的纵向振动响应具有 位移大、速度很小的 特点，这就使得在需 要液体粘滞阻尼器产 生较大控制力以抑制 主梁纵向振动位移的 时候它却因纵向振动 速度太小而无法发挥 其应有的作用，从而 无法有效抑制列车制 动引起的主梁的纵向 振动响应。
主梁纵向最大振动位移 响应仅由控制前的149 ．2 mm下降至控制后 的129．9 mm。可以 看出，液体粘滞阻尼 器对天兴洲大桥的纵 向列车制动及行车移 动荷载引起的主梁纵 向振动响应的控制作 用是十分有限的。
赖特的构思
• 基地上表土24m厚度以下是18～21m的软土，这层土壤似 乎是上天的恩赐--它是减弱冲击波的最正确减震器。
• 那么为什么不将房屋浮在它上面呢?为什么不采取象军舰
浮在海面上那样，以软而薄的非常轻的构造来取代以尽可
能增加重量的方法所取得的刚度呢?而且为什么不把房屋
造成象双手相合手心向内手指穿插那样来顺应运动呢，以
一。柔性的框架构造：墙倒框架不倒
• 中国的传统木构造，具有框架 构造的种种优越性，如“墙倒 屋不塌〞的成效，但其柔性的 连接，又使得它具有相当的弹 性和一定程度的自我恢复能力。
二。整体浮筏式根底、斗栱、榫卯：隔震消能的关键构件
• 斗栱能起到“减震器〞的作用，而且被各 种水平构件连接起来的斗栱群能够形成一 个整体性很强的“刚盘〞，按照“能者多 劳〞的原那么把地震力传递给有抗震能力 的柱子，大大提高了整个构造的平安性
桥梁知识专题讲座课程PPT课件
02
夏日虽美，可我却沒有那麼喜爱夏日 ，由于 一出太 阳光便 热辣辣 地燃烧 大地。 看，马 路边的 花草植 物乏力 的耷拉 着脑袋 。往日 繁华的 步行街 越来越 无比苍 凉，大 家躲在 家里吹 着空调 扇着风 ，仅有 那蝉日 夜不停 地叫着 知了、 知了， 用那破 锣喉咙 为夏日 摇旗呐 喊。
夏日虽美，可我却沒有那麼喜爱夏日 ，由于 一出太 阳光便 热辣辣 地燃烧 大地。 看，马 路边的 花草植 物乏力 的耷拉 着脑袋 。往日 繁华的 步行街 越来越 无比苍 凉，大 家躲在 家里吹 着空调 扇着风 ，仅有 那蝉日 夜不停 地叫着 知了、 知了， 用那破 锣喉咙 为夏日 摇旗呐 喊。
About The Bridges 夏日虽美，可我却沒有那麼喜爱夏日，由于一出太阳光便热辣辣地燃烧大地。看，马路边的花草植物乏力的耷拉着脑袋。往日繁华的步行街越来越无比苍凉，大家躲在家里吹着空调扇着风，仅有那蝉日夜不停地叫着知了、知了，用那破锣喉咙为夏日摇旗呐喊。
夏日虽美，可我却沒有那麼喜爱夏日 ，由于 一出太 阳光便 热辣辣 地燃烧 大地。 看，马 路边的 花草植 物乏力 的耷拉 着脑袋 。往日 繁华的 步行街 越来越 无比苍 凉，大 家躲在 家里吹 着空调 扇着风 ，仅有 那蝉日 夜不停 地叫着 知了、 知了， 用那破 锣喉咙 为夏日 摇旗呐 喊。
夏日虽美，可我却沒有那麼喜爱夏日 ，由于 一出太 阳光便 热辣辣 地燃烧 大地。 看，马 路边的 花草植 物乏力 的耷拉 着脑袋 。往日 繁华的 步行街 越来越 无比苍 凉，大 家躲在 家里吹 着空调 扇着风 ，仅有 那蝉日 夜不停 地叫着 知了、 知了， 用那破 锣喉咙 为夏日 摇旗呐 喊。
泊、山谷、其他线路或障碍的架空建筑物。
夏日虽美，可我却沒有那麼喜爱夏日 ，由于 一出太 阳光便 热辣辣 地燃烧 大地。 看，马 路边的 花草植 物乏力 的耷拉 着脑袋 。往日 繁华的 步行街 越来越 无比苍 凉，大 家躲在 家里吹 着空调 扇着风 ，仅有 那蝉日 夜不停 地叫着 知了、 知了， 用那破 锣喉咙 为夏日 摇旗呐 喊。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
精选ppt
13
中南大学桥梁工程系
桥梁风振概述 •现场观测
实桥测量风振特征与参数，是一种很好的研究手段，尤 其是桥梁发生风致病害时，研究价值更大。塔克马桥的实况录 像为桥梁事故原因分析以及桥梁风工程发展起到了重要的推动 作用。
精选ppt
14
桥梁风振概述 •数值模拟
应用计算流体力学 方法，在计算机上实现桥 梁风振全过程，称为数值 风洞技术。
精选ppt
6
桥梁风振概述 •斜拉索风雨振
日本名港西大桥（MeikoNishi）、洞庭湖大桥均实测到拉 索在风雨共存的条件下，发生风雨振。称为影响最大的一种桥 梁病害。
精选ppt
7
桥梁风振概述
桥梁风振的主要形态
精选ppt
8
桥梁风振概述
•气动弹性现象：气流中的弹性体发生变形或振动，从而改变气 流边界条件，引起气流力的变化，反过来又引起弹性体新的变形 与振动，这种气流力与结构相互作用的现象即为气动弹性现象。
•颤振：扭转发散振动或弯扭发散振动。如塔克马桥的桥面扭转 振动，飞机机翼振动
•驰振：细长结构因气流自激作用发生的纯弯曲大幅振动。如结 冰电线振动，塔柱、吊杆、拉索容易产生驰振形象。
精选ppt
9
桥梁风振概述
•抖振：气流力受结构振动影响较小，气流力是一种强迫力，主 要是大气紊流导致结构强迫振动。
•涡振：大跨度桥梁在低风速下容易发生的一种 风致振动。
精选ppt
20
桥梁风振概述
加辅助索，预防拉索风雨振
精选ppt
21
感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络， 如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！
ห้องสมุดไป่ตู้
精选ppt
16
桥梁风振概述
精选ppt
17
桥梁风振概述
加装风嘴、中央开槽、稳定板，使桥梁截面接近流线型， 避免或推迟漩涡脱落发生，增大竖向振动空气阻尼。
精选ppt
18
桥梁风振概述
斜拉索表面制造成凹痕或螺旋线，可以减轻斜拉索风 雨振的程度。
精选ppt
19
桥梁风振概述 •机械减振措施
加阻尼器（如TMD，磁流变阻尼器）。怎样达到很好的减 振效果？
桥梁风工程的进一步发展，有待于基本理论框架的新突 破。
精选ppt
11
桥梁风振概述 •风洞试验
目前，风洞试验是一个十分重 要且不可替代的手段。风洞试验包括： 节段模型试验，全桥模型试验等。
精选ppt
12
第六章 桥梁风振概述 •风洞试验
目前，风洞试验是一个十分重 要且不可替代的手段。风洞试验包括： 节段模型试验，全桥模型试验等。
桥梁风振概述
桥梁风振概述
❖ 桥梁风致病害典型案例
❖ 桥梁风振的主要形态
❖ 桥梁风工程的主要研究方法
❖ 桥梁风致振动的减振措施
精选ppt
1
桥梁风振概述
主要参考资料：
❖ 陈政清《桥梁风工程》 ❖ 项海帆《现代桥梁抗风理论与实践》 ❖ 项海帆《桥梁概念设计》
精选ppt
2
桥梁风振概述
桥梁风致病害典型案例
•塔科马大桥风毁实例
塔科马大桥：1940年建成， 三跨连续加劲梁悬索桥，主跨 853m，宽11.9m,加劲梁为H型板 梁，梁高2.45m。
建成4个月后，在18m/s的 风速(8级)作用下，发散振动持 续70min。最后，吊杆断裂，加 劲梁坠落河中。
原因：颤振失稳。
精选ppt
3
桥梁风振概述 •塔科马大桥风毁实例
精选ppt
10
桥梁风振概述
桥梁风振的研究方法
•理论分析
运用空气动力学原理，建立各类风荷载的数学模型，应 用结构动力学的方法，求解各类风致振动及其稳定性。
西奥多尔森(Theodorsen)理想平板颤振自激力理论；斯 坎伦(Scanlan)桥梁断面颤振理论；达文波特（Davenport） 抖振准定常理论。
精选ppt
4
桥梁风振概述 1818-1840年风毁桥梁案例
精选ppt
5
桥梁风振概述 •日本东京湾通道桥的涡激共振
主桥为10跨一联的钢箱梁 连续梁桥，最大跨度240m，宽 22.9m, 梁高6-11.5m。
在16-17m/s的风速作用下， 发生竖向涡激振动，跨中振幅 达50 cm。
安装16台可调质量阻尼器 （TMD），涡激振动振幅只有5 cm。
精选ppt
15
桥梁风振概述
桥梁风振的减振措施
•空气动力学措施
引起桥梁振动的风荷载性质与桥梁外形有关。在不改变桥 梁结构与使用性能的前提下，适当改变桥梁外形或附加一些导 流装置，往往可以减轻桥梁风振。如：
加装风嘴、中央开槽、稳定板，使桥梁截面接近流线型， 避免或推迟漩涡脱落发生，增大竖向振动空气阻尼。