《桥梁抗风抗震》复习资料

1、震级和烈度：震级指一次地震释放能量的大小。烈度指地震对地表及工程结构影响的强弱程度。

2、烈度影响因素：震源M、传播途径与震中距R、场地条件S、其它。

3、桥梁震害的原因：①地震强度。②场地情况。③认为错误。④结构地震易损性。

4、桥梁震害的形成：①地基失效引起的破坏。②结构强振引起的破坏。

5、桥梁震害的类型：①墩柱的弯曲破坏。②墩柱的剪切破坏。③墩柱的基脚破坏。

6、三级设防思想：小震不坏，中震可修，大震不倒。

7、确定抗震设防标准应考虑的因素：①根据桥梁的重要性程度确定该结构的设计基准期；

②地震破坏后，桥梁结构功能丧失可能引起次生灾害的损失；③建设单位所能承担抗震防灾的最大经济能力。

8、预期地震出现概率的另一种表达方式：①地震超越概率：定场地在未来一定时间内遭遇到大于或等于给定地震的概率，以年超越概率或设计基准期超越概率表示;②地震重现期：定场地重复出现大于或等于给定地震的平均时间间隔。

9、《公路工程抗震设计规范》：单一水准的抗震设防思想；《城市桥梁抗震设计规范》：三级设防思想。

10、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：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。

11、地震力理论：也称地震作用理论，研究地震时地面运动对结构物产生的动态效果。

12、确定性地震力计算方法：①静力法。②动力反应谱法。③动态时程分析法。

13、动态时程分析法：精细分析方法，用于重要、复杂、的大跨桥梁抗震计算。

14、动态时程分析法步骤：①选定合适的地震动输入（地震动加速度时程）；②采用多节点多自由度的结构有限元动力计算模型建立地震振动方程；③采用逐步积分法对方程进行求解，计算地震过程中每一瞬时结构的位移、速度和加速度反应；④分析出结构在地震作用下弹性和非弹性阶段的内力变化以及构件逐步开裂、损坏直至倒塌的全过程。

15、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：①正确选择能够有效地抵抗地震作用的结构形式；②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；③正确估计地震可能对结构造成的破坏，以便通过结构、构造和其它抗震措施，使损失控制在限定的范围内。

16、抗震概念设计：是指根据地震灾害和工程经验等获得的基本设计原则和设计思想，正确地解决结构总体方案、材料使用和细部构造，以达到合理抗震设计的目的。合理的抗震设计，要求设计出来的结构，在强度、刚度和延性等指标上有最佳的组合，使结构能够经济地实现抗震设防的目标。

17、理想的桥梁结构体系布置应是：①从几何线形上看：是直桥，而且各墩高度相差不大。

②从结构布局上看：上部结构是连续的，伸缩缝尽可能少；桥梁保持小跨径；在多个桥墩上布置弹性支座；各个桥墩的强度和刚度在各个方向都相同；基础是建造在坚硬的场地上。

18、进行地震反应分析，正确预测地震对桥梁结构的影响是进行桥梁抗震设计的基础。

19、桥梁结构的地震反应分析是一个抗震动力学问题。动力学问题都具有三个要素，即输入（激励）、系统、输出（反应）。

20、地震动输入是进行结构地震反应分析的依据。结构的地震反应以及破坏与否，除和结构的动力特性、弹塑性变形性质、变形能力有关外，还和地震动的特性（幅值、频谱特性和持续时间）密切相关。

21、地震动输入方式：①在地震反应分析中，地震动一般分别沿两个最不利方向纵桥向和横桥向输入。②拱桥和位于烈度为9度区的悬臂结构应考虑竖向地震力作用，其地震力系数为水平向的0.5倍；其余一般不考虑。③地震动的输入方式可分为同步、不同步多点输入。

22、多点激振：各支承处输入地震动的不同,在地震反应分析中就要考虑多支承不同激励,

简称多点激振。

23、行波效应：因地震动沿桥纵轴向先后到达的时间差,引起各支承处输入地震时程的相位差,简称行波效应。

24、延性抗震理论不同于强度理论之处：它是通过结构选定部位的塑性变形（形成塑性铰）来抵抗地震作用的。

25、延性：通常定义为在初始强度没有明显退化情况下的非弹性变形能力。

26、延性指标：曲率延性系数、位移延性系数。

27、延性抗震设计的基本思想：通过设计，使结构具有能够适应大地震激起的反复的弹塑性变形循环的滞回延性，则结构在遭遇设计预期的大地震时，尽管可能严重损坏，但结构抗震设防的最低目标——免于倒塌破坏却始终能得到保证。

28、结构控制技术：这种技术在工程结构的特定部位装设某种装置（如耗能支承等）、或某种子结构（如调频质量阻尼器Tuned Mass Damper ，TMD等）、或施加外力（外部能量输入），以改变或调整结构的动力特性或动力作用，确保结构本身及各种附属结构物的安全。

29、结构控制技术可以分为被动控制、主动控制及混合控制。

30、减隔震技术利用了结构地震反应的两个基本规律：①地震动的频率成分非常复杂，但地震能量一般集中在一个频率范围内。②结构的阻尼越大，结构的地震反应越小。

31、延性抗震设计考虑的是：如何为结构提供抵抗地震的能力。

32、减隔震技术与延性抗震设计的比较：①相同点：两者都是通过延长周期以避开地震能量集中的周期范围，并且增大阻尼以耗散能量来达到减小地震反应的目的。②不同点：a、延性抗震设计考虑的是如何为结构提供抵抗地震的能力；减隔震技术是要大大减小传递到结构重要构件上的地震能量，而将这一地震能量转移到减隔震装置上。b、延性抗震设计是形成塑性铰以降低刚度延长周期，同时利用塑性铰的滞回特性提供耗能能力（相当于增大阻尼）。因此，结构构件的损伤是不可避免的，震后的修复工作比较麻烦；减隔震技术通过设置减隔震装置来延长周期，并增大阻尼以耗散能量。因此，可以避免结构构件的损伤，而减隔震装置发生损伤时，替换比较简单。

33、桥梁结构风致效应属于流体与固体相互作用的范畴。

34、桥梁风工程的研究方法主要有三种：理论分析、风洞试验与现场观测以及数值模拟。

35、桥梁风致振动减震措施：①空气动力学措施。②机械减震措施（阻尼器）。

36、流体力学研究流体的宏观运动，因此其基本假设是连续介质假设。

37、流体的性质和分类：①粘性：理想流体和粘性流体（牛顿流体）。②压缩性：不可压缩流体和可压缩流体。

38、拉格朗日法：描写流体质点的位置随时间变化的规律。

39、欧拉法：描写出流体占据的空间各点的速度分布，称之为速度场。

40、流体运动分类：①以运动形式为标准：描述平动的特征量是平动速度；描述转动的特征量是速度场的旋度，又称为涡旋矢量；描述变形的特征量是变形速度张量。如果在整个流场中处处旋度都为零，则此运动称为无旋运动，反之称为有旋运动。②以时间为标准：流场与时间无关而始终不变的称为定常运动，反之称为不定常运动。定常流动又称为层流或平滑流；非定常运动又称为湍流或紊流。③以空间为标准：流场只依赖于一个空间坐标的称为一维运动或一维流场；依赖于两个空间坐标的称为二维运动；依赖于三个空间坐标的是三维

运动。

41、流体运动速度分解：对流体的任一速度场，运用场论理论总可以将流体微团的速度分解为平动、转动与变形三部分之和。

42、边界层：在靠近物体表面处，粘性是不可忽略的，物体表面附近的这一层流场就称为边界层。边界层是空气粘性效应的一个重要表现。

43、边界层运动特征：由于粘性，外层流体的速度会逐渐增加，至一定距离后流体速度与主流场一致，这就是边界层的运动特征。

44、空气动力学：如果在考察气流对物体的作用时，物体本身的变形和振动可以忽略，即物体可假定为固定在气流中的刚体，建立在这一假定上的理论称为空气动力学。

45、气动弹性力学：如果考察气流对物体作用时物体本身的变形和振动不可忽略，即物体必须看作是气流中的弹性体，则有关研究就属于气动弹性力学。

46、空气动力学与气动弹性力学的发展主要源于航空航天事业的发展。它们在土木工程中的应用，主要涉及自然风与结构物的相互作用，一般属于低速不可压缩流体的流动问题。

47、特征长度：物体的某一代表性长度，它可以是圆柱体的直径，桥梁的高度或宽度等等。

48、攻角：流体流向物体的相对角度。

49、雷诺数代表了惯性力与粘性力之比。雷诺数Re较大时，惯性效应起主要作用；Re较小时，则粘性效应较强。

50、粘性流体运动有两种形态，即层流和湍流，湍流又叫紊流。层流经过一个障碍物后，其尾流形态与雷诺数有关，可以由层流转变为紊流。

51、平稳随机过程：随机过程的数学期望等数字特征与所取的时间无关。

52、各态历经过程：任一样本函数的概率分布都相同，即可以用任意一个样本函数推算出这一随机过程的统计特征。各态历经过程必然是平稳随机过程。

53、地表粗糙度分类：①Ⅰ（A):海上，海岸；a=0.12。②Ⅱ(B):农地、田园、平坦开阔地;树木及低层建筑物稀少地区；a=0.16。③Ⅲ（C）：树木及低层建筑物等密集地区；中、高层建筑物稀少地区；平缓的丘陵地；a=0.22.④Ⅳ（D）：中、高层建筑物密集地区；起伏较大的丘陵地；a=0.30。

54、风剖面：平均风速的高度变化。

α

??

?

?

?

?

=

R

R

z

Z

Z

V

V

α：由地表粗糙程度决定的幂指数。

55、瞬时风速= 平均风速+ 脉动风速。

56、结构的风作用：静力作用、动力作用、使用性及环境影响。

57、静力作用：变形与强度（帷幕结构的破坏、悬吊与张拉薄膜结构的破坏、输电线塔的翻倒），稳定性（桥梁的扭转发散、横向屈曲、结构的构件屈曲）。

58、动力作用：①强迫振动（疲劳、使用舒适性)：涡激共振、抖振。②自激振动(毁灭性破坏）：单自由度自激振动、多自由度耦合自激振动、尾流驰振、拉索风雨激振。

59、风致静力失稳模式：①扭转发散：缆索承重大跨桥梁（悬索、单索面斜拉），力学计算特点是要充分考虑结构的几何非线性与外荷载非线性，材料非线性通常可忽略。②侧向屈曲失稳：大跨度拱桥的主拱，力学计算特点是要充分考虑结构的几何与材料非线性，而外荷载非线性表现不强，即静风荷载的变形依赖性不强。

60、自激力：因物体运动而作用在物体上的气动力。

61、驰振：特殊形状的细长结构在临界风速作用下不断从来流中吸取能量而出现的横流向的弯曲单自由度自激振动。

62、颤振：在非定常空气动力作用下，所发生的自激发散振动。

63、驰振与颤振研究的内容：包括确定气动自激力，预测发生驰振、颤振的临界风速与临

界状态，找出提高气动稳定性的措施。

64、颤振临界风速：由稳定状态转变为不稳定状态的对应风速就称为颤振临界风速。

65、抖振：风速中脉动成分(紊流)所引起的一种强迫振动。

66、涡激共振：绕流钝体结构会发生旋涡的脱落，当其频率接近或等于结构的自持频率时将由此振发出结构的共振。

67、涡激力：当钝体截面受到均匀流的作用时，截面背后的周期性漩涡脱落将产生周期变化的作用力。

68、涡激振动（涡振）：当被绕流的物体是一个振动体系时，周期性的涡激力将引起结构的涡激振动。

69、涡激共振是一种带有自激性质的强迫振动。

70、拉索振动类型：①风致振动涡激共振、尾流驰振、驰振、风雨激振。②非风致振动参数振动、内共振。

71、控制拉索振动的三种措施①空气动力学措施（改变拉索表面形状）。②结构措施（辅助索）。③机械减振措施（阻尼器）。

72、空气动力学相似准则(相似参数)：①相似现象：两同类物理现象，对应点上对应瞬时的所有特征物理量保持各自的固定比例关系。②相似准则：两相似现象，对应点上由特征物理量组合而成的无量纲参数相同。

73、桥梁抗风试验的意义和作用：①为结构（桥梁）设计提供依据。②为制定结构（桥梁）抗风设计规范提供依据。③为结构物的风环境干扰作出预测和评估。④为风对结构作用现象的机理研究提供有效手段。

74、结构风洞试验的分类：①以模型分类：风洞试验模型分为刚体模型（节段模型、整体模型）和弹性模型（气动弹性模型）。②以实验内容分类：分为风压试验、风力试验、振动试验、风环境试验。

75、地震动方程的推导：