桥梁风振专题

•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。
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第六章
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。
•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？
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第六章
桥梁风振概述
加辅助索，预防拉索风雨振
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第七章 桥梁抗震概述
7.4 学习讨论题目
（1）动力系统振动方程建立方法之间的联系与区别。 （2）结构位移与内力动力系数关系，以及综述桥梁动力系数来 源。 （3）运用动力学总势能不变值原理与对号入座法则，建立车辆轨道结构的振动方程，具体推导过程
（4）简单系统的动力响应计算（2个以上自由度，振型叠加法与 逐步积分法）
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第七章 桥梁抗震概述
（5）综述高速铁路桥梁设计与车线桥振动的联系
（6）综述桥梁抗震抗风设计方法，简述桥梁抗震抗风的一些措 施与手段。
（7） 针对振型叠加法存在的问题，目前研究有何新进展。要求 写出较详细的读书笔记。 （8） 综述列车-桥梁系统共振研究现状，分析预防高速列车-桥 梁系统共振的措施与手段。
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第六章
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。
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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。
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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。
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6.2 桥梁风振的主要形态
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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。
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桥梁风振概述
6.4 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。
破。
桥梁风工程的进一步发展，有待于基本理论框架的新突
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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。
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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。
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桥梁风振概述
第六章 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
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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》

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桥梁风振概述
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•塔科马大桥风毁实例
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1818-1840年风毁桥梁案例
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•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。
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6.3 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。
6.1 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。
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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。
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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。
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