大跨度桥梁的颤振研究综述(小学期作业)(精)
大跨度桥梁的风致振动现象
其中CL和CD为升力系数和阻力系数，需要通 过静力三分力风洞试验获得。
涡振
限幅振动 影响使用
常遇风速 需要控制
Stronhal数及“锁定”现象
St
fd U
发生涡激共振的结构 的对旋涡的脱落会产
生一种反馈作用，使
旋涡脱落频率在一定
的风速范围内被“俘
获”或“控制”（保
全桥气弹 模型试验
研究大跨度桥梁运营态和典型施工态的 气动弹性行为，包括颤振临界风速，脉 动风作用下桥梁的抖振响应。
桥位处风 环境试验
通过在风洞中模拟实际桥位处的风环境， 获取桥位风场特性，为桥梁的抗风设计提 供必要的风场参数。
风洞介绍（直流风洞）
进气口
第一试验段
三元收缩段
第二试验段 动力段
第一稳定段
XNJD-1风洞建于1989年，为双试验段的回流风洞。 XNJD-2风洞建于2002年，为斜拉索风雨振专用风洞。 XNJD-3风洞建于2008年，为世界第一大的边界层风洞。
表示脉动风速与抖振力之间的转换函数，称 为气动导纳函数，用来修正桥梁断面周围紊流的 非定常性和不完全相关性。对于不同的桥梁断面， 气动导纳是不同的，需要通过风洞试验测定。
斜拉索风雨振
一定的风速 一定的雨量 一定的拉索
损坏拉索 必须避免
风雨振的减振措施
常规的桥梁风洞试验
主梁节段 测量桥梁断面气动力参数，测量主梁的 模型试验 风致振动，主梁断面的气动选型。
桥梁的自激气动力
运动产生 折算风速 颤振导数
颤振
发散振动 灾难性的
必须避免
桥梁颤振风速的计算公式
Von der Put 公式
大跨度斜拉桥颤抖振响应及静风稳定性分析
大跨度斜拉桥颤抖振响应及静风稳定性分析一、本文概述随着交通工程技术的不断发展和创新，大跨度斜拉桥作为现代桥梁工程的重要代表，其在桥梁建设领域的应用越来越广泛。
然而，随着桥梁跨度的增大，其结构特性和动力学行为也变得越来越复杂，尤其是在强风作用下的颤抖振响应和静风稳定性问题，已经成为桥梁工程领域研究的热点和难点。
本文旨在针对大跨度斜拉桥的颤抖振响应及静风稳定性进行深入的分析和研究，以期为提高大跨度斜拉桥的设计水平和安全性提供理论支持和实践指导。
本文首先将对大跨度斜拉桥的结构特点和动力学特性进行概述，阐述其在强风作用下的颤抖振响应机制和静风稳定性的基本概念。
接着，本文将详细介绍大跨度斜拉桥颤抖振响应的分析方法，包括颤振机理、颤振分析方法以及颤振控制措施等。
本文还将探讨大跨度斜拉桥的静风稳定性分析方法，包括静风稳定性评估方法、静风稳定性影响因素以及静风稳定性控制措施等。
本文将结合具体工程案例，对大跨度斜拉桥的颤抖振响应及静风稳定性进行实例分析，以验证本文所提分析方法的有效性和实用性。
本文的研究成果将为大跨度斜拉桥的设计、施工和运营提供有益的参考和借鉴，对于提高我国桥梁工程的设计水平和安全性具有重要的理论意义和实践价值。
二、大跨度斜拉桥颤抖振响应分析大跨度斜拉桥作为现代桥梁工程的重要形式，其结构特性和动力行为是桥梁工程领域研究的重点。
颤抖振，作为一种常见的桥梁振动形式，对桥梁的安全性和使用寿命有着重要影响。
因此，对大跨度斜拉桥的颤抖振响应进行深入分析，对于优化桥梁设计、确保桥梁安全具有重要的理论价值和实际意义。
在颤抖振分析中，首先要考虑的是桥梁结构的动力学特性。
大跨度斜拉桥由于其特殊的结构形式，其动力学特性相较于传统桥梁更为复杂。
在风的作用下，桥梁的振动会受到多种因素的影响，包括桥梁自身的结构参数、风的特性以及桥梁与风的相互作用等。
因此，在进行颤抖振分析时，需要综合考虑这些因素，建立准确的动力学模型。
要关注颤抖振的响应特性。
大跨度桥梁PK箱梁断面颤振性能研究
大跨度桥梁PK箱梁断面颤振性能研究方根深;杨泳昕;葛耀君【摘要】以某主跨820 m PK箱梁斜拉桥为背景,借助节段模型风洞试验并结合二维三自由度颤振分析理论方法(2D-3DOF method),进行了大跨度桥梁PK箱梁断面成桥状态颤振性能研究,提出了“软颤振”临界风速扭转响应根方差、峰值因子和阻尼比综合判定标准,并对三种尺寸抑流板颤振控制效果与驱动机理进行探索.研究表明,PK箱梁断面成桥状态具有明显的“软颤振”特点,而且风攻角效应明显,特别是0°和+3°颤振临界风速差异显著,主要是由于0°攻角表现为“弯扭耦合颤振”,+3°攻角为“单自由度扭转颤振”,两者气动阻尼变化规律差异明显而表现出不同的颤振特点;抑流板能有效提高PK箱梁断面+3°攻角的颤振临界风速,其增加了颤振耦合程度,虽然会激起更多的不利耦合气动阻尼,但是扭转运动自身产生的气动阻尼对系统的稳定作用也增强,气动阻尼之间的竞争将决定系统最终的发散.%Flutter performance of PK section girders for long-span bridges in the finished bridge state was investigated based on a cable-stayed bridge with the main span of 820 meters by means of sectional models' wind tunnel tests and the 2D-3DOF method.A comprehensive criterion with root mean square (RMS) deviation,peak factor and damping ratio of torsional responses of girders under critical wind speed to determine the critical point of "soft flutter" was proposed.The flutter control effect and flutter drive mechanism for 3 sizes of airflow-suppressing lamina were explored.The study showed that PK section girders in the finished bridge state have obvious "soft flutter" characteristics,the effects of wind attack angle are also obvious,especially,the flutter critical wind speeds under thewind attack angle of 0° and 3° have a remarkable difference,girders reveal bending-torsion coupled flutter under the wind attack angle of 0,while they reveal single-DOF torsion flutter under the wind attack angle of 3 due to their obviously different aerodynamic damping variation laws;airflow-suppressing lamina can effectively improve the flutter critical wind speed of PK section girders under the wind attack angle of 3 ° t o increase flutter coupling level;although more aerodynamic damping going against coupling are excited with airflow-suppressing laminas installed,the aerodynamic damping generated by torsional motion can enhance the system's stability;the competition among different types of aerodynamic damping determines if the system diverges.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2018(037)009【总页数】8页(P25-31,60)【关键词】PK箱梁断面;软颤振;抑流板;气动阻尼;颤振形态【作者】方根深;杨泳昕;葛耀君【作者单位】同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092【正文语种】中文【中图分类】U442.54;U448.5为了适应跨江跨海等工程需求，现代桥梁结构在设计理论、施工技术逐渐成熟的保证下，向跨度更大、体系更柔的方向发展，同时钢材的广泛使用，又使结构自重减轻、阻尼降低。
大跨度中央开槽钢箱梁悬索桥颤振关键参数研究
大跨度中央开槽钢箱梁悬索桥颤振关键参数研究邵亚会;侯俊勇;赵心悦;葛耀君【摘要】中央开槽钢箱梁作为第三代钢箱梁,可改善结构的气动性能,提高颤振临界风速,但开槽箱梁的优化选型受多种因素影响.为全面阐述开槽箱梁的气动优化选型规律,通过风洞试验和数值方法综合研究了多个关键参数对颤振性能的影响:通过节段模型风洞试验,研究了开槽比对颤振临界风速的影响规律,并获得了多组颤振导数;采用二维颤振直接分析数值算法,研究了钢箱梁的几何参数、质量参数、频率参数和纵向遮盖率等对悬索桥颤振临界风速的影响规律.研究发现:颤振临界风速随开槽宽度增加先增大后减小,存在最优开槽比;开槽宽度增加使质量和质量惯矩增大,质量和质量惯矩的增加有利于颤振稳定性能的提高;随着扭转频率的增大颤振性能增强,竖弯频率则相反;纵向遮盖各工况也存在最优遮盖率,影响颤振的规律与中央开槽类似;颤振临界风速对各个参数的敏感度不同,敏感度从小到大依次为:质量、竖弯基频、质量惯矩、扭转频率.该研究成果可为开槽箱梁的气动选型提供参考.【期刊名称】《实验流体力学》【年(卷),期】2016(030)001【总页数】7页(P68-73,90)【关键词】大跨度悬索桥;颤振性能;中央开槽钢箱梁;开槽比;扭弯频率【作者】邵亚会;侯俊勇;赵心悦;葛耀君【作者单位】合肥工业大学土木与水利工程学院,合肥 230009;合肥工业大学土木与水利工程学院,合肥 230009;合肥工业大学土木与水利工程学院,合肥 230009;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海 200092【正文语种】中文【中图分类】U441随着社会经济的不断发展，为了追求快速的交通路径，在跨河跨海大桥方面，桥梁结构朝着大跨轻柔的方向发展。
大跨轻柔结构对风致振动提出较高的要求，特别是对桥梁颤振。
20世纪末，中央开槽作为一种气动措施被提出来，但没有应用到实际工程中去。
西堠门大桥[1]是一座真正意义上为改善结构的气动性能而采用中央开槽钢箱梁的悬索桥，使得箱梁桥的颤振性能显著提高。
大跨度悬索桥颤振的三维精细化分析
特性尤其是空气力非线性变化、风速空间非对称性分布和主缆气动力等因素对大跨度悬索桥颤振稳定性的影响显
著，必须在颤振分析予以准确考虑。
关键词：大跨度悬索桥;颤振稳定性;静风效应;风 25
文献标志码：A
DOI： 10.13465/j. cnki. jvs.2019.14.035
强，可能会对大跨度悬索桥的颤振稳定性构成不容忽视的影响。在线性颤振分析方法基础上，进一步考虑静风效
应、风速空间非均匀分布和主缆气动力作用等因素建立了精细化的大跨度桥梁三维非线性颤振分析方法,并编制
了相应的计算分析程序。以润扬长江大桥南汉悬索桥为例，通过精细化分析揭示了静风效应、风速空间分布非均
匀性以及主缆气动力等因素对大跨度悬索桥颤振稳定性影响的规律和程度。结果表明：静风作用引起的结构动力
第38卷第14期
振动与冲击 JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCK
Vol. 38 No. 14 2019
大跨度悬索桥颤振的三维精细化分析
张新军，赵晨阳
（浙江工业大学建筑工程学院，杭州310023）
摘要：随着悬索桥跨径的增大，静风作用、缆索上的风荷载以及风速空间分布的非均匀性都随之明显增
Key words: long-span suspension bridge ； flutter stability ； static wind action ； wind speed spatial non-uniformity ；
aerodynamic load acting on main cables
悬索桥结构受力性能好,跨越能力强，是千米级主 跨桥梁工程的首要选择。随着桥梁工程建设由跨越大 江大河向近海连岛工程及跨越海峡和海洋等更广阔的 水域发展,悬索桥的跨径将进一步增大，潜在需求在 2 000-5 000 m 内⑴。
大跨论文--桥梁振型分析
桥梁振型分析1.项目的背景和必要性对桥梁进行非线性地震响应分析，选择合适的模型进行有效的模拟和计算是非常重要的，地基土体的柔性变形将直接影响结构的动力特性，侧向荷载的分布模式体现了地震作用下结构的惯性力沿高度的分布，选择合适的模型一直是抗震分析相关研究所关注的问题。
1.1 项目概况不考虑地基柔性时，桥墩建模一般采用固结模型，即直接在桥墩底部施加固定约束，为了考虑地基柔性效应影响，本文考虑了在墩底施加六弹簧模型。
六弹簧模型将桩基础及下部结构的影响简化为作用在桥墩底部中心的集中弹簧，进而对上部结构进行抗震分析。
本文主要以80+128+80m预应力混凝土连续梁桥为例，进行固结模型与六弹簧模型的振型分析对比。
1.2．项目研究目的在墩底采用六弹簧约束的模型，使用弹性支承来模拟，其刚度矩阵可以通过资料手算得到，进而导入程序中，这种模型可以较准确模拟桥墩的实际约束情况，对进一步进行抗震验算做好铺垫。
2.项目科研现状2.1. 国内外研究现状在三维分析中，集中弹簧具有六个方向的刚度，分别对应墩底部中心发生单位位移（或转角）时对应的力（或弯矩），近似考虑桩土相互作用。
六弹簧法对桩基础的考虑相对简单，计算量小，在工程上应用比较广泛。
2.2 研究说明考虑桩-土之间的相互作用有利于抗震分析，六弹簧的方法比用固结的方法求出k值要小，根据/k mω=，自振周期T就会变大，所以在地震作用下六弹簧模型比固结模型能更好地消耗能量。
3.项目实施方案3.1 主要研究内容与结果3.1.1模型建立（1）使用Midas Civil 2011 建立80m+128m+80m连续梁桥模型，并采用变截面建立梁和墩单元。
考虑到两侧简支部分对边墩的影响，在边墩墩顶应附加简支梁一半质量的作用。
在三跨连续梁(简支梁长度为32m)墩顶设置450t 的节点质量。
（2）二期荷载取为184kN/m，并由程序将其转化为质量。
（3）每个墩顶使用弹性连接设立两组支座，各支座纵、横、竖三方向的刚度通过资料计算得到，能够较准确模拟实际支座。
大跨度桥梁抗震技术研究综述
大跨度桥梁抗震技术研究综述发布时间：2021-04-15T14:00:13.343Z 来源：《建筑科技》2020年10月上作者：阮元元[导读] 大跨度桥梁作为交通枢纽和生命线工程，其抗震性能一直是工程界关注的焦点。
和一般跨度的桥梁相比，大跨度桥梁的抗震设计有许多问题还需要进一步研究，从而为完善大跨度桥梁的抗震设计规范提供必要的理论依据。
广州中建地产广州有限公司阮元元 510665摘要：大跨度桥梁作为交通枢纽和生命线工程，其抗震性能一直是工程界关注的焦点。
和一般跨度的桥梁相比，大跨度桥梁的抗震设计有许多问题还需要进一步研究，从而为完善大跨度桥梁的抗震设计规范提供必要的理论依据。
0引言到目前为止，结构控制的研究，尤其是主动控制、半主动控制和混合控制的研究，多以高层建筑为主要应用对象。
大跨度桥梁作为交通枢纽和生命线工程，振动问题不仅关系到其正常安全运营，而且关系到震后救援工作能否顺利进行。
由于主动控制需要系统各元件长期保持可靠性和电力系统的保证，这一点在地震发生时是难以保证的，而且地震等破坏因素为偶然事件，从经济角度考虑，目前iCgadallZ提出了一个两自由度的尾流驰振模型，maguhci曾做过大量试验讨论了斜拉桥拉索产生尾流驰振的可能性。
lAanDvaenPort指出,对斜拉桥的两平行索面,阵风击打上、下两排索面的时间差为B/V(B为两索面的间距,V为风速)。
1桥梁震动控制方法研究现状引起斜拉桥拉索振动的原因很多,由于斜拉索的振动而导致桥梁破坏或防碍交通运营的现象经常发生。
因此,如何有效控制拉索的振动,是一个极具挑战性的课题,许多研究者为此做了大量的工作,取得了较好的效果。
控制拉索振动的方法包括:在斜拉索之间增设附加索;改变拉索表面形状以改变索的空气动力特性;在索近端部增设被动、主动或半主动阻尼器;主动控制索的轴向张拉力等方法。
1.1被动控制增设附加索可以使索的振动特性得到改变,从而使索的固有振动频率位于可能引起拉索大幅振动的激励频率范围之外,具有较好的控制效果,如,荷兰鹿特丹的ErasmuS大桥,法国的Normandie大桥及日本的Yobuk。
浅谈大跨度桥梁的颤振
浅谈大跨度桥梁的颤振1 研究背景桥梁跨度大幅度增长带来的主要问题是结构刚度急剧下降，导致风致振动对桥梁的安全性、舒适性以及耐久性影响更加显著。
桥梁是处于大气边界层中的结构物，在自然风的作用下将产生振动响应，甚至造成结构毁坏、疲劳或过大变形及内力等问题。
1940年秋，美国华盛顿州建成才4个月的Tacoma Narrows悬索桥，在不到2Om/s的8级大风作用下发生强烈风致振动而破坏。
Tacoma桥风毁事故震惊了桥梁工程界，成为现代桥梁抗风研究的起点[1]。
风的动力作用激发了桥梁风致振动，而振动起来的桥梁又反过来影响空气的流动，改变空气作用力，形成风与结构的相互作用机制。
当空气力受结构振动的影响较小时，空气作用力作为一种强迫力，导致桥梁结构的有限振幅强迫振动，主要包括桥梁抖振和桥梁涡振；当空气力受结构振动的影响较大时，受振动结构反馈制约的空气作用力，主要表现为一种自激力，可能导致桥梁结构的发散性自激振动，主要包括桥梁颜振和涡激共振。
桥梁结构风荷载及其效应分类可以用图1来表示[2]。
2 古典藕合颤振理论1935年Theodorson基于势流理论与平板机翼气动力，率先得到了薄平板上的非定常气动力的解析表达式。
1948年Bleich首次运用了这一公式来解决悬索桥析架加劲梁的颤振分析。
不久，他发现根据此公式得到颤振临界风速远高于塔克马桥实际破坏风速。
因此，他修正了Theodorson公式，采用了逐次逼近法建立了悬索桥颤振分析方法。
1967年Thiele和Klöppel提出一种变系数的图解法，并绘制了诺漠图。
1976年Vander Put在Klöppel和Thiele诺漠图方法的基础上忽略结构阻尼的影响，提出了平板祸合颤振临界风速的近似公式[3]。
3 分离流颜振理论以Theodorsen平板颜振理论为基础Bleich悬索桥顾振分析方法忽视了流动的分离，正如Pugsley早先所预见的那样，如果将来能够用由试验方法确定的气动参数来代替Theodorsen解析表达式，可能会从根本上解决这个问题[4]。
大跨度桥梁抖振响应研究
大跨度桥梁抖振响应研究
大跨度桥梁抖振响应研究
简要介绍了处于自然大气湍流中的大跨度桥梁易发生的风振形式之一的抖振概念以及分析抖振的频域法和时域法,概括地介绍了中国空气动力研究与发展中心低速所在该方向上的一些研究工作以及拟开展的研究工作.
作者：李明水王卫华陈忻 LI Ming-shui WANG Wei-hua CHEN Xin 作者单位：中国空气动力研究与发展中心,四川,绵阳,621000 刊名：流体力学实验与测量ISTIC EI PKU英文刊名：EXPERIMENTS AND MEASUREMENTS IN FLUID MECHANICS 年，卷(期)：2000 14(1) 分类号：V441+.3 关键词：抖振大跨度桥梁响应计算风洞试验。
大跨度桥梁风振问题综述
的作用十分敏感 ， 风荷 载 已成为 支配性 的荷 载 ， 至控 制大 桥 主 扭转两个频 率使之接近 ， 甚 并耦合 成单一 的颤振频 率 ， 使振 动发 散。
梁断 面的选择 和桥 的选择 。因此 ， 研究桥 梁风 致振动 的机理 ， 减 后者则是 由于空气 的负阻尼不 断抵 消结构 的正 阻尼 ， 最后通过 阻 小桥梁的风振响应 ， 保证桥梁 的安全工 作成为 当前 桥梁 风工程研 尼驱动使振动发 散 。颤 振是 一种 危险性 的 自激发 散振动 。在桥 究 的重 点 问 题 。 梁抗风设计 中要求发 生危 险性颤 振 的临界 风速 与桥梁 的设计 风
． ２ 静力作用 当风速没超 过 临界风 速 时， 风压产 生 的阻力 、 静 升 ２ ２． 限 幅振 动 它所引起结构 的振幅 有 限， 不会 发 散 ， 在低 风速 时经常发 但 力和扭 转力矩作用会 引起结构 的内力和变形 ； 当达 到或超过 临界
包括 涡激共 振和抖振等 。 风速时 ， 将使结构 出现空气静力失稳 。空气静力失 稳是指结 构在 生 ， １ 抖振 。由短周 期 的脉动 风 引起 的强迫 振动 。根 据紊 流产 ） 给定风速作用下 ， 主梁发生弯 曲和扭 转 ， 一方 面改变 了结构 刚度 ，
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第３ ３卷 第 ２ ４期
２０ ０ ７ 年 ８ 月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥ 兀 瓜 Ｅ
Ｖｏ ＿ ３Ｎｏ ２ Ｉ３ ． ４
Ａ ｇ ２０ ｕ． ０７
・３９ ・ １
文 章 编 号 ：０ ９６ ２ （０ ７ ２ —３ ９０ １０ —８ ５ ２０ ）４０ １ —２
文献标识码 ： Ａ
１ 近地 边界层 风特 性
和气 动非线性后 ， 静力稳定性的临界风速大约要折减 ６ ％左右 。 ０ ３ Ｊ
桥梁颤振分析
桥梁颤振分析张东明，崔巍，郑剑杰，常颖瑞随着桥梁设计和施工水平的提高,现代桥梁不断向长、大化方向发展. 桥梁跨度大幅度增长带来的主要问题是结构刚度的急剧下降,这就使得风对桥梁结构的作用,尤其是风致振动问题变得越来越突出. 在所有的风致振动中,由于颤振会导致桥梁发生灾难性的毁坏[ 1 ] ,因而必须绝对避免.大跨度桥梁的颤振稳定性问题早在60多年前就引起了桥梁设计师们的重视,而颤振机理的研究则滞后于桥梁颤振的应用性研究. 时至今日,仍然存在着将发生于流线型良好的桥梁断面的扭弯耦合型颤振的驱动机理,归结为“刚度驱动”的认识[ 2 ] . 尽管这类颤振问题,可以通过精细化的三维颤振分析程序或者简化的拟合公式,比较准确地估计出桥梁的颤振临界风速,从而在实际应用中能够保证其颤振稳定性达到需要水平,但是,对颤振机理的模糊甚至误解却不断地敦促着桥梁抗风的研究人员在颤振机理的研究上做出进一步的努力.日本学者Matsumoto对一系列简单断面的颤振问题进行了系列研究[ 3～5 ] . 针对不同宽高比的矩形、菱形、椭圆形和三角形断面,结合分步分析方法和强迫振动测压气动导数识别方法,将颤振按机理区分为四类:耦合颤振、高速颤振、低速颤振和限速颤振.但在解释颤振发散失效机理的核心问题,即桥梁断面的自激振动特征参数(气动阻尼、气动刚度、自由度参与程度等)与气动外形之间的内在规律,缺乏深入的研究. 丹麦学者Larsen针对Tacoma桥断面,也进行了颤振机理研究方面的尝试,以CFD (流体动力学)方法为基础,根据离散涡计算中涡旋的运动规律提出了一个简化分析模型[ 6 ] . 这个模型描述了在桥梁断面扭转运动的一个周期里涡旋的运动情况,并通过积分估算由涡旋产生的气动力对桥梁断面所做的总功,通过总功大小可以推算颤振临界折减风速. Larsen的研究具有很好的开创性,不过由于其模型是针对Tacoma桥特定断面的涡旋运动规律的,而且必须建立在合理的CFD 方法计算基础上,因而应用和推广上受到限制.对此,本文建立了一种能同时研究二维桥梁节段扭转、竖向和侧向振动参数(系统阻尼及系统刚度) ,与断面气动外形参数(气动导数)的定量关系,以及颤振发生过程中和颤振发生点各自由度运动的耦合效应的二维三自由度耦合颤振分析方法. 其特点就在于能够从定量分析的角度着手研究桥梁颤振的驱动机理和颤振形态,然后以此为理论工具,对闭口箱梁、分离主梁两类大跨度桥梁典型断面的颤振机理问题进行了研究,对两类梁断面在颤振驱动机理和颤振形态上的共同点和差异进行了总结.1基本方程当运动系统只有一个自由度时,其运动方程非常简单明了. 以扭转自由度为例式中:α是扭转位移; I是结构扭转方向的广义质量惯矩;ξα0是结构扭转方向的结构阻尼比;ωα0是结构扭转方向的固有频率;ρ_______是空气密度; B 是桥梁横断面宽度; A3i ( i = 2, 3)是量纲一的气动力矩导数; K是量纲一的折减频率, K = Bω/U; U 是来流平均风速;ω是系统振动圆频率.式(1)左端三项分别代表结构扭转运动的惯性力、阻尼力和弹性力,右端则是扭转运动而产生的气动力矩. 此时,颤振方程的求解比较简单直观.1. 1三自由度扭转运动方程然而,桥梁断面运动系统具有扭转、竖向和侧向三个自由度,而且不同自由度方向的气动力是相互耦合的. 也就是说不只是扭转运动,竖向和侧向耦合运动也会产生气动力矩. 这样,式(1)右端的自激力矩应由三个部分组成,而式(1)也应改写为式(2)右端第一项为扭转运动自身产生的气动力矩,与单自由度扭转运动方程的气动力矩相同式( 2)右端后两项为耦合运动产生的气动力矩. 这种“附加”的气动力矩对扭转运动系统的影响是通过不同自由度运动之间的激励—反馈机制实现的[ 7, 8 ] ,即系统扭转运动通过耦合气动力在竖向和侧向自由度上激励起具有系统扭转频率的竖向和侧向运动,而被激发的耦合竖向和侧向运动又通过耦合气动力矩的形式反馈作用在扭转运动系统上. 下面以式(2)右端第二项即扭转和竖向运动间的耦合气动力矩为例,说明这种不同自由度运动间的激励—反馈效应原理:首先,系统扭转运动会产生耦合气动升力3和,进而在竖向自由度上激励起具有系统扭转频率的竖向运动h1 和h2 ;然后, 耦合h1 和h2 又会分别产生耦合气动力矩和,并反馈作用在扭转自由度上. 这就形成下列八项耦合气动力矩:式( 2)右端第三项为扭转和侧向运动间的激励—反馈效应所产生的耦合气动力矩,其推导原理与扭转和竖向运动间激励—反馈效应的原理相似,故相应地得到如下八项耦合气动力矩:不同耦合运动间的相位差角为求解这一引入了不同自由度运动之间的激励—反馈机制的系统扭转牵连运动方程,就可以得到系统扭转牵连运动在任意风速下的运动规律.1. 2 系统竖向和侧向运动方程与系统扭转运动相似,根据不同自由度运动间的激励—反馈机制,系统竖向运动基本方程为式( 9)右端后两项为耦合运动产生的气动升力[ 7, 8 ] ,其推导原理与系统扭转运动基本方程相似.在此就不赘述了. 式(9)右端第二项为竖向和扭转运动间的激励—反馈效应所产生的气动升力式( 9)右端第三项为竖向和侧向运动间的激励—反馈效应所产生的气动升力类似地,系统侧向运动基本方程可以表示为式(13)右端第一项为侧向运动产生的气动阻力式(13)中右端后两项为耦合运动产生的气动阻力[ 7, 8 ] ,其推导原理同系统扭转运动基本方程相似,在此也不赘述了. 式( 13)右端第二项为侧向和扭转运动间的激励—反馈效应所产生的气动阻力式(13)右端第三项为侧向和竖向运动间的激励—反馈效应所产生的气动阻力2 二维三自由度耦合颤振分析方法根据基本方程,本文建立了能同时研究桥梁节段模型的扭转、竖向和侧向振动参数(系统阻尼及系统刚度)与断面气动外形参数(气动导数)的定量关系,以及颤振发生过程中和颤振发生点各个自由度运动的耦合效应的二维三自由度耦合颤振分析方法. 求解步骤见图1.为了定量分析不同自由度运动在颤振发生过程中的相对参与程度和自由度耦合效应,以二维三自由度耦合颤振分析方法,通过建立三个自由度运动的相对幅值比和振动能量在各个自由度方向上的相对分配关系,引入了颤振形态矢量[ 7, 8 ] . 颤振形态矢量定义:在一个以竖向自由度参与程度为x轴、以侧向自由度参与程度为y轴、以扭转自由度参与程度为z轴的维几何坐标系中,其终点坐标落在单位球面上. 颤振形态矢量的物理意义就在于通过矢量终在单位球面上的位置,定量地指示出系统颤振发生前和发生点不同自由度运动的参与程度和耦合程度. 当颤振形态矢量越逼进一个坐标轴时,就反映该自由度运动在颤振发生过程中的参与程度越高.对系统扭转运动而言,颤振形态矢量终点坐标为当只考虑扭转和竖弯两个自由度的时候,颤振形态矢量就定义在两维坐标系中,终点将落在单位圆周上. 此时,颤振形态矢量的表达式大为简化. 根据颤振形态矢量终点落在单位圆周上的位置,可以准确地显示任意风速下扭转和竖向自由度运动的相对参与程度,从而揭示系统运动中的自由度耦合效应和颤振形态.3 两类典型桥梁断面颤振机理研究闭口箱梁断面和分离双主梁断面是大跨度桥梁建设中常用的两种断面形式. 前者因其良好的气动性能而广泛应用于大跨度悬索桥和斜拉桥中(如图2a). 其中,比较有代表性的是丹麦Great Belt悬索桥以及我国的江阴长江公路大桥和南京长江二桥等;而分离双主梁断面则在大跨度斜拉桥中采用得较多(如图2b) ,如我国的上海南浦大桥、杨浦大桥和青州闽江大等.在这两类典型桥梁断面中,气动性能较好的闭口箱梁断面发生的颤振现象一般被归结为经典扭弯耦合颤振. 在以往的研究中,经典扭弯耦合颤振的机理通常被归结为刚度驱动[ 2 ] ,即气流带来的气动刚度效应,改变了系统的竖弯运动和扭转运动的振动频率,使竖弯频率增大,扭转频率减小,从而在颤振临界点耦合成统一的颤振频率,并驱动结构振动发散. 这种解释是颇为含糊的,仅仅描述了振动发散的表象而没有涉及问题的实质. 而之所以出现这样似是而非的解释,是因为传统概念把扭转气动阻尼等同于A*2 所代表的那部分气动阻尼,而流线型较好断面的A*2 随风速的增大不出现由负转正的现象. 按照这样的理解,此时的扭转气动阻尼没有由正转负.既然系统的颤振发散不是由于负的气动阻尼引起的,只能将其归结到气动刚度的影响上去.发生于气动外形相对钝化的分离双主梁断面的颤振,通常称为分离流颤振或单自由度扭转颤振,其机理被认为是阻尼驱动,且激励扭转颤振的气动负阻尼力来自与A*2 有关的扭转气动阻尼力[ 2 ] .3. 1 气动导数识别气动导数是系统运动折减频率(或折减风速)的函数,其函数关系决定于断面的气动外形. 在定量颤振分析中,气动导数是唯一能反映所研究断面气动外形特征的函数. 针对图2所示的两种典型桥梁断面,同济大学土木工程防灾国家重点实验室在TJ- 1边界层风洞中进行了节段模型气动导数识别试验. 图3和图4分别显示两种断面气动导数随折减风速的变化规律. 本研究只考虑扭转和竖向自由度.从两图可以看出,两种断面气动外形的差异主要体现在A*2 的变化规律上. 闭口箱梁断面的A*2 随折减风速上升始终保持减小的趋势, 而分离双主梁断面的A*2 则在较低的折减风速处就由负转正. 此外, A*1 和H*3 的发展趋势虽一致, 但在数值上有较大差别. 这反映出两种断面气动外形的不同,将导致断面在自激力作用下气动耦合效应的差异.3. 2 气动阻尼变化规律根据试验测得的气动导数,采用二维三自由度耦合颤振分析方法对两种典型桥梁断面进行了颤振分析,两种断面的系统扭转运动气动阻尼变化规律如图5所示. 分析结果表明,对两种典型断面而言,系统扭转运动发散都是由气动扭转负阻尼导致的. 这是二者在颤振机理上的共同点. 也就是说,两类大跨度桥梁典型断面的颤振驱动机理是统一的. 对气动性能良好的闭口箱梁断面而言,其颤振驱动原因仍然是气动负阻尼,而不是所谓的“刚度驱动”. 正如在二维三自由度耦合颤振分析方法基本方程的建立过程中提及的,系统扭转运动的气动阻尼既来源于扭转运动本身,也会因扭转和竖向不同自由度运动之间的耦合效应而产生. 由此可见,对气动阻尼变化规律的深入研究有助于深化对颤振驱动机理的认识.从图5可以看到,对两种断面而言,扭转弯曲自由度间的耦合效应所产生的气动阻尼特别是D分项气动阻尼,都是气动负阻尼形成及系统扭转运动发散的主要驱动力量. 也就是说,在经典扭弯耦合颤振的自由度耦合效应中,扭转主运动位移所产生的气动升力激发起耦合竖向运动,其速度产生的耦合气动力矩,又反馈作用到扭转主运动上,形成一条激励—反馈路线.这是导致系统发散的主线. 而闭口箱梁断面由于扭转运动自身所产生的气动阻尼(A分项) ,对系统的稳定作用随风速上升而不断加大,而分离双主梁断面扭转运动自身所产生的气动阻尼却随风速上升逐渐丧失了对运动系统的稳定作用. 这是两类典型桥梁断面在颤振驱动机理上的重要差别.值得注意的是,对分离双主梁这类气动导数A*2出现由负转正的断面,气动负阻尼的形成仍然主要来源于扭转和竖向运动之间的耦合效应, 而不是扭转运动自身形成的气动阻尼. 这是以往此类断面颤振机理认识相悖之处. 因而对这类断面而言,仅仅通过A*2 的变化规律来预测其颤振性能是不妥当的,甚至是偏于危险的. 以上述分离双主梁断为例,单纯通过A*2 的变化规律来推算的颤振临界风速,相比考虑所有耦合气动阻尼要高出14.7% ,从而高估了结构实际的颤振稳定性能.3. 3 气动刚度变化规律图6显示了两种断面系统扭转气动刚度各分项随风速的变化规律. 对两种典型桥梁断面而言,气动刚度都主要来自于扭转运动本身,而闭口箱梁断面由于扭转弯曲自由度耦合效应,其所形成的气动刚度明显大于分离双主梁断面. 这从一个侧面反映出两种断面气动耦合效应强烈程度的差异.3. 4 自由度耦合程度两种典型桥梁断面在达到颤振临界状态时,扭转和弯曲自由度的耦合程度可以通过相应的颤振形态矢量反映出来(如图7所示). 从矢量的位置可以看到两类断面颤振机理上的另一个差异,那就是颤振形态不同,或者说是不同自由度运动耦合程度不同:闭口箱梁断面弯曲自由的参与程度明显高于分离双主梁断面. 这表明,前者在颤振发生过程中的自由度耦合程度更强.为了扩展对自由度耦合程度的理解,分别对闭口箱梁断面与更为流线型的平板断面、分离双主梁断面与更为钝化的矩形断面,进行了颤振形态矢量的对比分析,结果见图7. 可以看到,具有相同动力特性的平板断面,其竖弯自由度在颤振过程中的参与程度高于闭口箱梁断面,显示了更强的自由度耦合效应;而矩形钝体断面的自由度耦合程度则比分离双主梁还低.为了研究扭弯频率比对颤振形态的影响,对原有模型2. 0的扭弯频率比ε进行变更并进行了相应的颤振分析. 其颤振形态矢量计算结果也一并示于图7. 从图中可以看到,两类断面的弯曲自由度在颤振发生过程中的参与程度,都随着扭弯频率比的降低而增高,即扭弯自由度耦合程度都随扭弯频率比的降低而增强.4 结论(1) 两类典型桥梁断面都是扭转气动负阻尼驱动的扭转型颤振,在宏观层面上,其颤振驱动机理是统一的.(2) 扭转主运动位移产生的气动升力激发起耦合竖向运动,该运动速度产生的耦合气动力矩又反馈作用到扭转主运动上. 这样一条激励—反馈路线对两类典型桥梁断面都是导致系统发散的主线.(3) 两类典型桥梁断面在颤振驱动机理上的主要差别是扭转运动自身所产生的气动阻尼对系统的稳定作用是否随风速上升而不断增大.(4) 对分离双主梁这类气动导数A*2 出现由负转正的断面,气动负阻尼的形成仍然主要来源于扭转和竖向运动之间的耦合效应, 而不是扭转运动自身形成的气动阻尼;仅仅通过A*2 的变化规律来预测其颤振性能是不妥当的,甚至是偏于危险的.(5) 在颤振形态上,闭口箱梁断面竖向自由度的参与程度明显高于分离双主梁断面. 这表明,闭口箱梁断面颤振发生过程中的自由度耦合程度更强,而这种强的竖向自由度参与程度有利于结构颤振稳定性能. 自由度耦合程度会随着结构扭弯频率比的降低而增强.参考资料:《大跨度桥梁典型断面颤振机理》杨言永昕,葛耀君,项海帆(同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092)摘要: 针对桥梁颤振机理研究的关键问题即颤振驱动机理和颤振形态,建立了一种能同时研究桥梁振动特征参数与断面气动外形参数的定量关系,以及颤振发生过程中和颤振发生点各自由度运动耦合效应的二维三自由度耦合颤振分析方法. 然后,以这种方法为理论工具,从新的角度对闭口箱梁和分离双主梁两类典型桥梁断面的颤振机理问题进行了研究. 在颤振驱动机理和颤振形态研究中,澄清了以往模糊甚至错误的认识,得到了有意义的结论.关键词: 大跨度桥梁; 颤振机理; 颤振形态; 耦合效应。
大跨度桥梁抗震设计减震隔震桥研究梁桥
将土木工程、物理学、材料科学等多学科的理论和方法结 合起来，深入研究大跨度桥梁的抗震性能和优化设计方法 。
Байду номын сангаас
智能化监测与控制
利用物联网、传感器和大数据技术，实现对桥梁实时监测 和预警，及时发现潜在的安全隐患，提高桥梁的运维效率 。
国际合作与交流
加强国际间的合作与交流，共同应对地震等自然灾害的挑 战，推动大跨度桥梁抗震设计技术的进步和发展。
例如，中国香港的青马大桥采用了减震设计，在桥墩和桥面之间设置了阻尼器来 减小地震对桥梁结构的破坏；美国的金门大桥则采用了隔震设计，在桥墩底部设 置了隔震支座来隔离地震动对桥梁结构的直接作用。
04
大跨度桥梁抗震设计研究
大跨度桥梁的特点与挑战
跨度大
大跨度桥梁通常具有较大 的主跨，对地震作用下的 位移和变形控制要求更高。
大跨度桥梁抗震设计减震 隔震桥研究
• 引言 • 桥梁抗震设计基础理论 • 减震隔震技术 • 大跨度桥梁抗震设计研究 • 减震隔震桥研究 • 结论与展望
01
引言
研究背景与意义
随着交通事业的不断发展，大跨度桥梁在国内外得到了广泛 的应用。然而，地震是一种常见的自然灾害，对大跨度桥梁 的安全和正常使用构成了严重威胁。因此，对大跨度桥梁进 行抗震设计具有重要的现实意义和工程价值。
根据地震风险和桥梁重要 性，确定合理的设防标准， 保证桥梁在预期地震下能 够保持安全。
结构整体性
强调桥梁各部分之间的连 接和协同工作，以提高整 体结构的抗震能力。
优化抗震设计
采用合理的抗震设计方法 和措施，降低地震对桥梁 的破坏程度。
桥梁抗震设计方法
基于性能的设计方法
根据不同的地震强度和破坏程度，制定相应的抗震性能目标和设 计准则。
大跨度桥梁颤振研究现状
大跨度桥梁颤振研究现状xx年xx月xx日•引言•桥梁颤振的基本理论•桥梁颤振分析方法•桥梁颤振控制技术•桥梁颤振研究现状及发展•工程实例分析•结论与展望目录01引言1研究背景及意义23随着交通基础设施建设的快速发展，大跨度桥梁在国内外大量兴建。
大跨度桥梁在风、地震等荷载作用下易发生颤振，影响结构安全和使用性能。
研究大跨度桥梁颤振对保障桥梁安全具有重要意义。
颤振研究的发展历程从线性颤振到非线性颤振的研究，从单一因素到多因素耦合的研究，从稳态颤振到瞬态颤振的研究等。
目前，颤振研究已经形成了比较完善的理论体系和研究方法。
颤振研究始于20世纪初，经历了多个阶段的发展。
揭示大跨度桥梁颤振的基本现象和机理，提出相应的控制策略和方法。
研究目的主要包括大跨度桥梁颤振的模型建立、风、地震等荷载作用下颤振的数值模拟，以及基于性能的颤振控制方案设计等方面的研究。
研究内容研究目的和内容02桥梁颤振的基本理论颤振是一种自激振动，由结构自身或外部气流等激发源产生的振动，在一定条件下会持续不断并产生很大振幅。
桥梁颤振由于桥梁结构在风、车辆等外部激励下产生的振动，可能导致结构损伤、破坏或疲劳。
颤振的基本概念桥梁线性颤振由线性空气动力学原理引起的颤振，包括风致颤振和车辆致颤振。
桥梁非线性颤振当外部激励超过一定阈值时，桥梁结构进入非线性振动状态，产生复杂的颤振形态。
桥梁颤振的类型由于结构参数和外激励的耦合作用，导致桥梁发生颤振。
桥梁颤振的机理耦合颤振由于结构参数变化和外激励的相互作用，导致桥梁发生颤振。
参数激励颤振由结构自身产生的激励引起的颤振。
自激颤振03桥梁颤振分析方法通过数值求解桥梁结构的质量、刚度和阻尼矩阵，以及流体力学方程，实现对桥梁颤振的直接模拟。
直接数值模拟利用模态分析方法，求解桥梁结构模态振型和模态颤振频率，评估桥梁颤振稳定性。
模态数值模拟基于数值模拟的方法线性稳定性分析基于线性稳定性理论，建立桥梁颤振稳定性分析的线性微分方程，研究其特征值和特征向量。
大跨度悬索桥颤振的三维精细化分析
大跨度悬索桥颤振的三维精细化分析张新军; 赵晨阳【期刊名称】《《振动与冲击》》【年(卷),期】2019(038)014【总页数】8页(P246-253)【关键词】大跨度悬索桥; 颤振稳定性; 静风效应; 风速空间非均匀分布; 主缆气动力【作者】张新军; 赵晨阳【作者单位】浙江工业大学建筑工程学院杭州310023【正文语种】中文【中图分类】U448.25悬索桥结构受力性能好，跨越能力强，是千米级主跨桥梁工程的首要选择。
随着桥梁工程建设由跨越大江大河向近海连岛工程及跨越海峡和海洋等更广阔的水域发展，悬索桥的跨径将进一步增大，潜在需求在2 000～5 000 m内[1]。
悬索桥结构跨度大，刚度小，风作用下的结构稳定性(主要指颤振)已成为控制悬索桥设计和施工的重要因素。
随着悬索桥跨径的进一步增大，以下三个因素对悬索桥颤振稳定性的影响将更加显著：①静风作用下结构大变形导致的结构刚度和施加在结构上以结构变形为函数的风荷载的非线性变化及其三维效应，简称静风效应[2-3]。
②风速空间分布的非一致性。
实测资料表明风速沿着竖直高度和水平方向是变化的，但已有大跨度桥梁颤振分析中通常将桥址区域内的风速考虑为均匀分布。
悬索桥的主缆矢高和桥塔高度都比较大，桥面主梁采用竖曲线布置，依据风的空间分布特性，桥面主梁、主缆和吊杆以及桥塔等构件上风速的差异性将更加明显，形成风速的空间非均匀分布。
③主缆气动力。
随着悬索桥跨径的增大，主缆的直径以及作用在主缆上的气动力随之增大。
这些因素对大跨度悬索桥的颤振稳定性存在着什么样的影响程度和规律，这是其颤振性能研究中迫切需要解决的问题。
迄今为止，国内学者对大跨度悬索桥的颤振性能开展了较多的分析研究，并提出了相应的分析方法，但这些分析方法都未能系统全面地考虑上述三个因素的综合影响[4-11]。
为此，本文已有线性颤振分析方法基础上，进一步考虑静风效应、风速空间分布非均匀性以及主缆气动力作用等因素建立了精细化的大跨度桥梁三维非线性颤振分析方法，并编制了相应的计算分析程序。
大跨度结构隔震减震研究综述
大跨度结构隔震减震研究综述摘要：随着我们国家近年来在大跨度空间结构中的蓬勃发展，大跨度结构在地震作用下的结构的安全问题一直是工程界和学术界研究方向中的热点之一。
一直以来各国专家通过各种形式来增强建筑结构的抗震性能，发现隔震减震结构通过加隔震器来吸收、消耗地震能量，从而有效的增强了上部结构的隔震减震效果。
目前的隔震减震结构在大跨度结构中运用较少，还存在很多不足的地方。
本文主要介绍隔震减震装置主要的运用范围、隔震支座对于大跨度结构的不足来清楚的认识到大跨度结构研究还有待发展。
关键词：大跨度结构；隔震支座；隔震减震1.引言最早提出基础隔震概念的是日本学者河合浩藏，他在1881年撰文介绍了一种有朴素隔震思想的建筑体系构想。
但直到20世纪60年代，人们才开始对隔震技术进行系统的研究，最初都是在住宅等跨度较小的建筑中进行理论分析和试验。
例如：在1969年，前南斯拉夫建成了一个现代最早的纯天然橡胶隔震建筑——倍斯特洛小学；70年代后期，采用叠层橡胶支座建造马来西亚的拉穆巴斯克小学、南非的开拜卢克核电站和法国的克拉瓦斯核电站；1981年首次采用铅芯叠层橡胶支座建成新西兰Willian Clayton 政府办公大楼；1985年，美国建成世界上第一座采用高阻尼叠层橡胶隔震支座的建筑——加州圣丁司法事务中心。
而如今，大跨度结构是人类现代文明的重要组成部分，它们的安全性受到了格外的重视。
世界著名的旧金山海湾大桥在1989年的地震中其东段遭到严重损坏，现仍处于带病工作状态。
1997年，加州政府决定拨巨资重建，在国际招标中，大学伯克利分校提出的弧型斜拉桥方案十分美观新颖，被认为是夺标的大热门。
但是由于很难对这种形状新颖的桥型的抗震性能提供有力的分析验证，最终还是被加州政府组织的专家组否定了。
都市交通委员会发言人对此的评论说：“对于这座桥要考虑的大事是其防地震能力，而不是美学问题。
我们要再造一座桥，不是因为现有的桥梁很丑陋，而是为了提高防震能力”（美洲星岛日报报道）。
大跨度悬索桥施工阶段颤振稳定性措施研究
3$世界桥梁2020年第4$卷第6期（总第209期）大跨度悬索桥施工阶段颤振稳定性措施研究王超】，吴联活2,张明金2,李永乐2（1.南京市公共工程建设中心，江苏南京210019； 2.西南交通大学桥梁工程系，四川成都610031）摘要：为提高大跨度悬索桥施工阶段的颤振稳定性，以南京仙新路过江通道（该桥为主跨1760m悬索桥）为背景，通过有限元方法对施工阶段动力特性进行分析，根据颤振临界风速理论确定最不利施工阶段，对施工阶段颤振稳定性措施（仅安装中央防撞护栏、同时安装中央防撞护栏和中央稳定板）开展风洞试验研究$结果表明：加劲梁吊装初期的颤振稳定性较弱；梁段拼装率约为20.6%时为最不利施工阶段；+M风攻角下的颤振临界风速远低于其它攻角下的，存在较大安全风险；安装中央防撞护栏或进一步安装中央稳定板的措施提高了竖弯振动参与度，削弱了扭转振动能量，有效提高了颤振稳定性，+°风攻角下的提升在所有风攻角中最显著$关键词：悬索桥；施工阶段；颤振稳定性；中央”撞护栏；中央稳定板；风洞试验；有限元法中图分类号：U44&25；U441.3文献标志码:A文章编号：1671—7767（2020）06—0038—051引言随着交通需求的提升，桥梁跨度不断增大$大跨度悬索桥结构轻柔、阻尼小，对风致作用十分敏感）12$在加劲梁施工阶段，梁段约束较弱，在风的作用下更容易发生振动，抗风性能比成桥阶段差3$大跨度悬索桥施工期间颤振性能是不可忽视的问题$陈艾荣等4发现非对称拼装施工方法能够显著增加等效质量，临时水平交叉索可以提高整体抗扭刚度，2种措施均能提高桥梁施工过程的颤振稳定性。
魏志刚等5指出采用非对称架梁施工方法时，应关注过低的竖弯频率可能引发的竖弯振动发散现象$李永乐等归研究发现，同时布置水平交叉索和竖向交叉索可以大幅提高悬索桥施工阶段的颤振稳定性$陈爱萍等7研究得出气动翼板能够有效提高悬索桥施工阶段的颤振临界风速。
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影响桥梁颤振主要有气动方面和结构方面两个方面的因素。气动方面主要是结构断面的气动外形，结构方面则主要是结构的质量、刚度、阻尼等。桥梁颤振是由以上二者的共同作用而导致的，故而要避免桥梁发生颤振现象，就必须研究二者影响颤振的机理和并且通过合理设计提高桥梁的颤振临界风速。
发生颤振的必要条件是：结构上的瞬时气动力与弹性位移之间有位相差，因而使振动的结构有可能从气流中吸取能量而扩大振幅。在气流速度较低的情况下，结构所吸取的能量会被阻尼消耗而不发生颤振，只有在速度超过某一值时，才会发生颤振。若吸取的能量正好等于消耗的能量，则结构维持等幅振动，与此状态对应的速度称为颤振临界速度v（简称颤振速度）。当气流速度跨越颤振速度时，振动开始发散。因此，桥梁设计中必须使桥梁颤振临界风速大于设计基准风速，还要有一定的安全储备，从而避免在使用过程中出现颤振现象。
带宽，将其应用于桥梁抖振控制具有更好的可靠性与稳定性。
目前，尽管人们已经发展了许多桥梁颤振方面的理论，但是桥梁颤振方面依然具有许多挑战。攻克这些挑战，需要众多学者的共同努力。
研究桥梁颤振机理的主要目的是提高桥梁颤振临界风速，以防止颤振现象的发生。目前主要有两种措施，一是气动措施，二是机械措施。气动措施主要是设计桥梁的横截面，使其具有更好流线型，尽量减少桥梁背风面的流动分离现象，降低卡门涡街对桥梁的影响。风洞试验结果表明气动措施可以有效提高桥来结构复杂性，施工难度大的问题。随着桥梁跨度的不断增大，研究其他提高颤振稳定性的措施成为必然。
由于现代大跨度桥梁特别是斜拉桥的振动特性越来越复杂，传统基于古典藕合颤振理论，仅采用弯扭两个模态来分析桥梁颤振的方法具有较大的局限性，目前桥梁颤振分析多采用多模态藕合颇振理论或全模态颤振理论，全模态颤振理论因其非常耗时而极少被采用。
计算机技术的进步促进了CFD（computational fluid dynamics）方法的发展。CFD方法具有方便修改、廉价、高效等特性，有时还可以完成风洞试验无法完成的实验。但是，目前CFD方法仍然面对许多挑战，这吸引了众多学者投身其中，致力于发展CFD方法。
二维分离流颤振理论既可以用于求解鼓点扭耦合颤振问题，也可以用于分析分离流颤振问题，但是其必须满足线性化假定（小幅震动假定）和攻角不变假定等局限性假定条件，而这些假定一定程度上将气动力定常化，且忽略了结构运动沿桥梁纵向的变化，只能用于一般的悬索桥。
随后，为了提高桥梁的颤振分析精度，三维桥梁颤振分析方法得到了发展，其中应用最多的是频域分析方法。目前大致存在两种类型的颤振分析方法——多模态颤振分析方法和全模态颤振分析方法。这也是目前研究较为热门的方向，很多学者都提出来不同的方法进行求解，例如Namini提出的PK-F法，Sarkar and Scanlan提出的MITD法等。同时，由于计算机的高速发展，为了能够将非线性因素考虑进来，三维颤振时域分析应运而生。频域中的桥梁颤振分析大都基于结构的固有模态坐标，具有简单高效的优点，但是不能考虑种种非线性因素的影响，与此相对，时域分析尽管计算量大，却能够克服频域分析的不足之处。
桥梁颤振物理关系非常复杂，振动机理也非常深奥，故此桥梁颤振的研究也经历的由古典耦合颤振理论到二维分离流颤振理论再到三维桥梁颤振分析的发展阶段，并且由线性过渡到分线性。
人们最早接触到颤振现象是在航空领域，第一次世界大战初期就有轰炸机因发生颤振而坠毁，这促使人们开始研究空气动弹性颤振问题。到1934年，美国科学家Theodorson首先从理论上研究了薄平板的气动自激力，并给出了其解析表达式和精确解，自此，求解机翼颤振有了解析方法——即二维经典耦合颤振理论。
自1971年Scanlan提出由气动导数描述的自激颤振模型以来，气动导数辨识即成为颤振及抖振研究的核心和关键问题，精确的提取这些参数，成为提高分析精度的基础。多年来，发展了很多理论和方法。主要可分为均匀流自由振动法和强迫振动法以及紊流场中的随机振
动法。现在，人们开始采用不确定性方法和随机性方法，试图将紊流对桥梁的影响加以考虑。气动导数识别也是目前研究最为活跃的方向之一。许多学者从不同方面研究了如何更加精确的提取气动导数，并且编制了相关程序。
经典耦合颤振理论只适合于流线型断面的颤振分析，该类截面的气流绕流形态与平板十分接近，满足Theodorson形式的非定常气动力成立的前提条件，但是实际桥面棱角明显，流动情况十分复杂，势流理论无法描述作用在非线性流体上的非定常力。
由此，1966年日本科学家Saknta等人对比了桥梁断面和机翼断面的气动导数的差别后，建立了桥梁结构的分离流颤振理论。其建议用6个实函数的气动导数来表示钝体截面气动自激升力和扭矩，后又被Sarkar和Jones等人推广到18个气动导数表示的气动自激力公式，以满足不同需求。
大跨度桥梁的颤振研究综述
桥梁颤振是由结构内部弹性力、惯性力、阻尼力和自激力共同作用而引起的一种复杂的气动弹性不稳定现象。当风速达到某一临界值时，风的动力作用与桥梁自身震动相互影响并可能导致桥梁发生颤振现象。由于桥梁颤振是发散性（振幅不断增大）的，所以桥梁一旦发生颤振现象，将导致桥梁整体灾难性的结构破坏，1940年美国的塔科马海峡吊桥因颤振而倒塌就是一个例子。故而桥梁颤振一直是桥梁振动中研究的重点。