桥梁涡振研究是空气动力学的一个分支学科。桥梁涡振是一种兼有自激振动和强迫振动特性的有限振幅振动,它在一个相当大的风速范围内,可保持涡激频率不变,产生一种“锁定”(lock-on)现象
桥梁涡振
在平均风作用下,有绕流实腹断面后交替脱落的涡旋引起的振动。
桥梁涡振研究是空气动力学的一个分支学科。桥梁涡振是一种兼有自激振动和强迫振动特性的有限振幅振动,它在一个相当大的风速范围内,可保持涡激频率不变,产生一种“锁定”(lock-on)现象。桥梁涡激共振的有限振幅计算是一个十分重要但又异常困难的问题,目前国内外还没有形成一套比较完整的桥梁涡振分析理论。实用上,采用一种半理论半实验的方法,以近似地估算涡激共振的振幅。减小涡振振幅的方法有:提高结构阻尼和附加整流板(fairing),但后者还未能从理论上加以解释。
桥梁颤振
在平均风作用下,作为空间结构的桥梁系统,从流动的空气中不断吸收大于结构阻尼耗散的能力所起到的发散性气动力自激振动。
桥梁颤振研究是空气动力学的一个分支学科。桥梁颤振的主要形式有两种:古典耦合颤振(ClassicFlutter)和分离流扭转颤振(Seperated-FlowTorsionalFlutter),它是桥梁结构风致振动中最危险的振动形式。1940年秋,美国华盛顿州建成才四个月的塔科马(Tacoma)悬索桥即毁于桥梁颤振。国内外桥梁颤振研究的主要方法有三种,即基于古典耦合颤振理论的KoppelThiele曲线或VanderPut近似公式,基于分离流扭转颤振理论的Scanlan方法或Herzog近似公式以及中国桥梁专家项海帆教授创导的基于多振型耦合颤振机理的三维颤振状态空间法。
国内外大量的桥梁颤振研究结构表明,提高桥梁颤振临界风速的有效方法是提高桥梁抗扭刚度,改善桥梁截面的气动外形和改变振型相似性等。
桥梁抖振
在脉动风作用下,空间桥梁系统由阵风带中的脉动风谱所引起的随机振动。
桥梁抖振是一种具有强迫振动特性的有限振幅振动,一般不会导致桥梁的气动失稳,但由于发生抖振响应的风速低、效率大,会使构件的接头或支座等构造细节发生局部疲劳破坏,过大的抖振响应还会危及桥面行车的安全。桥梁抖振研究是空气动力学的一个分支学科,其主要方法有两种,即Davenport的机翼抖振移植法和Scanlan的颤抖振理论。减小抖振振幅的有效措施是提高结构阻尼和改善截面气动性能。
桥梁驰振
在平均风作用下,作为单自由度弯曲振动的桥梁构件,由气流引起的大振幅、低频率的自激振动。桥梁驰振主要有两种形式,横流驰振(across-windgalloping)和尾流驰振(wakegalloping)。
桥梁驰振研究是空气动力学的一个分支学科,其主要方法是把空气力作为自激力,在单自由度-弯曲振动方程中,根据临界风速时阻尼为零的条件,确定驰振临界风速。提高桥梁驰振临界风速的方法有:安装调质阻尼器以提高结构阻尼比,对矩形截面采用倒角以降低升力系数负斜率的绝对值,加大结构的刚度以提高弯曲基频的增加结构的密度和阻尼等。
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