黎志谋 2150086035 桥梁风振及其制振措施
大桥风振事故原理分析以及有效防范措施举例
⼤桥风振事故原理分析以及有效防范措施举例2019-05-10摘要：⽂章通过对塔科马⼤桥的风振事故来探究风振的原理，来概述了风洞试验的发展，以及风振有效的防护措施。
关键词：⼤桥蛇形共振；桥梁抗风；风振动防范；塔科马⼤桥1 理论概述建造⼤桥的时候我们不仅仅要考虑⼤桥的承载能⼒，美观度以及经济性，此外我们建造的⼤桥，⼤跨度桥常常因为柔度⾮常⼤，⽽受风荷载影响很⼤，⼤桥在未知的风的作⽤下会产⽣⼗分巨⼤的变形以及振动。
随着桥梁跨度的增⼤，⾮线性因素也愈加明显，不确定的因素也就变得很⼤很⼤，这就给已经⾮常复杂的风-车-桥系统研究加⼤了难度。
在风速较⼤的地区⽐如芝加哥，修建跨江、跨海铁路⼤桥时，为了确保桥梁结构及列车运⾏安全，必须要综合考虑风和列车荷载对桥梁的动⼒作⽤。
在国内外关于车桥耦合振动及桥梁抗风研究的基础上，需要考虑⼤跨度桥梁的⼏何⾮线性因素。
我们有必要来探究下⼤桥共振的原因，我们说的⼤桥看成不是⼀个刚体并有⾃振，在车辆通过⼤桥的时候对⼤桥产⽣压⼒，⼤桥就会受⼒变形，若这个⼒与⼤桥⾃⾝的震动吻合就会产⽣共振，然⽽这个问题要控制在⼀个安全范围内才对⼤桥不⾄于造成破坏。
概括来讲，该问题属于⽓动弹性振动问题.美国的塔卡马⼤桥就是这样被垮的。
原因是桥垂直⽅位的结构上的板引起了桥发⽣⼀系列振动。
桥对风有相当⼤的阻⼒，因此风被桥遮挡，⾼强度的⽓流只能从结构板上⽅经过，最后压向了桥表⾯。
由于通过的⽓流由于连续的被曲折就加快了它流动的速度，由伯努利定律可知在竖直⽅向上结构板的上⽅及下⽅将产⽣明显的压降。
⽆所谓的是风⼀直从板正前⽅吹过来，它的原因是上下⽅产⽣的压⼒降低会导致相互的抵消。
⿇烦的事是若风⽅向随机且不停地产⽣变换，这将导致压⼒产⽣不断地波动变化。
产⽣的压⼒差若加在了整个桥⾯之上，⽽且因为能够挡住风的竖直⽅向的结构板后，将产⽣涡流并且不断的加强，将会最终导致桥⾯开始振动。
从理论上讲当桥⾯经受⼀定流速的⽓流吹动，就不可避免地会产⽣⾃激振动.除此之外⼀个因素是某个桥墩由于流体的涡振产⽣松动，这使得桥墩产⽣周期性的振动，使桥⾯产⽣低频振荡，车桥耦合振动的概率很⼩，由于车辆的激励频率要⾼好多.2 桥梁风致病害典型案例分析我们举⼀个⾮常有名的例⼦吧，就是著名的塔科马⼤桥由于风振产⽣的倒塌事故。
大跨径悬索桥风致振动及抗风措施
大跨径悬索桥风致振动及抗风措施摘要：悬索桥以主缆为主要承重结构具有跨越能力大、雄伟壮观、造型优美等优点而成为大跨径桥梁结构首选桥型之一。
但随着跨度的增大，悬索桥的刚度变小，对风的敏感性越来越大，对抗风要求也越来越高。
大跨度悬索桥在风荷载的作用下，主要构件会产生各种形式的振动。
简述了国内外悬索桥抗风的发展和研究历史，分析了悬索桥风致振动的形式，并提出增强结构刚度、抑制风致振动的抗风措施。
关键词：大跨径悬索桥、风致振动、抗风措施1 前言悬索桥是以缆索为主要承重结构的桥梁结构，由于其强大的跨越能力，成为跨越宽大江河、海湾的首选桥型之一。
我国修建悬索桥的历史久远，早在千年之前，四川就已出现竹索桥。
明清时期，在我国西南地区，修建有诸多铁索桥，有些索桥至今仍在使用，著名于世的有贵州盘江桥和四川泸定桥。
在国外，也存在古老的悬索桥，如麦地海峡桥和克里夫顿桥。
20世纪初，国外欧美等国家经历了工业革命，加上悬索桥计算理论的初步形成，使悬索桥得到迅速的发展。
由于缺乏对空气动力学的研究，1940年，美国塔科马桥被风摧毁而倒塌。
此后十年，悬索桥的建设进入了停滞期。
在塔科马老桥风毁后，人们意识到悬索桥抗风设计的重要性，开始进行很多风洞试验以探索悬索桥抗风措施。
抗风研究阶段后，世界各国为了适应日益增长的交通量和经济发展，兴起了修建大跨径悬索桥的高峰。
我国在90年代后，国家加强基础建设水平，悬索桥的发展迅猛，东南沿海地区地区和长江内河等地修建了诸多大跨度的悬索桥，如今建设已经走在了世界的前列。
但悬索桥由于跨径的增大，刚度减小，柔性问题突出，承受风荷载的能力逐渐减小，极易被风摧毁。
悬索桥的风毁破坏属于脆性破坏，破坏前是难以预测和预警。
因此，深入了解桥梁与风作用后效应，进行科学合理的抗风设计，采取有效的抗风措施提高桥梁的抗风能力，对于悬索桥的建设和发展具有十分积极的现实意义。
2 大跨度悬索桥风致振动形式风是指空气由于太阳加热不均匀而引起的流动，具有一定的速度与方向。
桥梁工程中的风振响应分析与控制
桥梁工程中的风振响应分析与控制随着城市建设的快速发展，桥梁作为交通运输的重要基础设施之一在城市中扮演着重要的角色。
然而，随之而来的问题是桥梁的安全性和稳定性，尤其是在面对自然灾害，比如风力的情况下。
因此，风振响应分析与控制成为了桥梁工程中非常重要的一部分。
首先，我们来了解一下什么是风振响应。
风振是指桥梁结构在风力作用下产生的振动。
由于桥梁的特殊结构和外形，会受到风力的影响，导致桥梁出现振动，甚至造成毁坏。
因此，准确地分析和控制风振响应是保障桥梁结构安全的关键。
在桥梁工程中，风振响应的分析是非常复杂和困难的。
首先，我们需要对桥梁结构的特性和风场环境进行详细的调查和研究。
通过测量和模拟，可以获取桥梁结构的振动响应和风荷载。
其次，我们需要运用数学模型和工程软件对桥梁结构的风振响应进行计算和仿真。
这可以帮助我们更好地理解和预测桥梁结构在不同风场环境下的振动特性。
最后，我们还需要进行实地观测和监测，以验证模型的准确性，并进行相应的调整和改进。
在风振响应的控制方面，我们可以采取一系列的措施来减小桥梁结构的振动。
首先，我们可以在设计阶段就采用一些抗风振设计措施，比如增加桥梁结构的刚度和抗风能力，通过改变桥面的形状和截面等来减小风力对桥梁的影响。
其次，我们可以采用一些隔振措施，比如在桥梁的支座或连接处设置专门的隔振装置，将桥梁的振动转化成热能或其它形式的能量，从而减小桥梁的振动幅度。
此外，我们还可以考虑结构减振的方法，如利用阻尼器、质量阻尼等方式来减小桥梁结构的振动。
这些措施可以有效地控制桥梁风振响应，提高桥梁结构的安全性和稳定性。
值得注意的是，风振响应分析和控制不仅仅局限于大型桥梁，对于一些特殊形状和结构的小型桥梁也是非常重要的。
比如，拱桥在风力作用下容易产生振动，如果不加以合理的控制和设计，可能会导致桥梁破坏。
因此，对于这些特殊类型的桥梁，我们需要进行细致的风振响应分析和控制，以确保其结构的稳定性和安全性。
土木工程中的桥梁振动与减振措施
土木工程中的桥梁振动与减振措施桥梁是连接两个相对较远地点的重要交通工具，对于现代社会的发展起到了至关重要的作用。
然而，在桥梁工程中，桥梁振动成为了一个需要重视的问题。
本文将讨论土木工程中的桥梁振动问题，并探讨减振措施的应用。
1. 桥梁振动的原因桥梁振动主要有以下几个原因：1.1 风振：风力是最主要的桥梁振动原因之一。
风的吹拂对桥梁产生水平和垂直方向的力，导致桥梁结构发生振动。
1.2 车辆荷载：车辆通过桥梁时，会产生动态荷载，给桥梁结构带来震动，尤其是大型货车和列车。
1.3 自激振动：桥梁结构自身形态和材料的特性可能导致自激振动，即桥梁材料的自身条件形成共振状态。
2. 桥梁振动的影响桥梁振动对于其结构安全和使用寿命会造成严重影响，具体表现如下：2.1 结构疲劳：频繁的振动会使桥梁结构产生疲劳现象，加速结构的衰退和破坏，从而缩短桥梁的使用寿命。
2.2 车辆安全：桥梁振动过大会影响行驶在桥上的车辆的稳定性和安全性，对行驶中的车辆产生不良影响。
2.3 交通流畅性：桥梁振动过大会影响桥上交通的流畅性，降低桥梁的通行能力。
3. 减振措施的应用为了减小桥梁振动的影响，需要采取相应的减振措施。
以下是常见的减振措施：3.1 荷载控制：合理控制车辆荷载，限制超重运输和减少大型车辆的通行，以减小动态荷载对桥梁结构的影响。
3.2 结构修复：如果桥梁发生了结构破坏，应及时进行维修和修复，以保证桥梁结构的完整性和稳定性。
3.3 振动吸收器：振动吸收器是一种专门用于减小结构振动的装置，一般安装在桥梁主梁上。
其原理是利用阻尼器将振动吸收并耗散掉，从而降低振动幅度。
3.4 阻尼器：阻尼器可通过调节阻尼力来减小桥梁的振动。
常见的阻尼器有液体阻尼器和摩擦阻尼器。
3.5 增加刚度：通过增加桥梁结构的刚度，可以减小桥梁的振动。
这可以通过改变材料、结构形态和横断面来实现。
3.6 风挡板：对于容易受到风振影响的桥梁，可以在桥面两侧增设风挡板，用于减小风对桥梁的影响。
桥梁结构风致振动的探讨
桥梁结构风致振动的探讨孙国明1,张 彬1,周 涛2(1.辽宁工程技术大学土木建筑系,辽宁 阜新 123000,2.枣庄市公路管理局,山东枣庄 277100)[提 要] 风对桥梁的作用是十分复杂的现象。
随着桥梁结构的大跨度发展,桥梁对风作用反应的敏感和复杂逐渐成为设计的控制因素。
文章就桥梁抗风设计的历史和风致振动的研究现状做了分析,同时探讨了特大跨度桥梁待研究的风致振动的控制问题。
[关键词] 特大跨度桥梁;风致振动;抗风设计[中图分类号]T U312+.1 [文献标识码]A [文章编号]1007-9467(2001)03-0029-02一、引言风致振动,自1940年秋,美国华盛顿州建成才4个月的T acoma吊桥在不到20m/s的8级大风作用下发生破坏事故以后,引起了国际桥梁工程界和空气动力界的极大关切,并开展了大量的理论探索和风洞实验研究。
我国自70年代起斜拉桥蓬勃发展,跨度日益增大,与此同步,斜拉桥和吊桥的风致振动理论与实验研究也结合工程实际迅速发展,并取得了一些有价值的研究成果。
二、桥梁结构风致振动理论的发展大跨度桥梁呈现结构轻柔、低频和低阻尼的力学特征,导致桥梁对风的作用更加敏感和对风的反应更加复杂。
40多年来,在结构工程师和空气动力学家及诸多领域专家的共同努力下,基本上弄清了各种风致振动的机理。
风对桥梁的作用是十分复杂的现象,它受到风的自然特征、结构的动力性能以及风与结构的相互作用三方面的制约。
气流绕过一个振动着的物体时将对物体产生气动力,且是非均匀可变的。
桥梁的实际情况要复杂得多,因为近地风是稳流风,而且大多数桥梁都是非流线形的。
紊流风场对振动着的非流线形截面所产生的非定常空气力无法用解析形式表达出来,而只能通过风洞实验来确定。
1935年,Th.Theodors on从理论上研究了薄平板的空气作用力,用势能理论求得了非定常空气力的解析式。
1938年,Th.V on K arman也得出同样结果。
桥梁建设中的风振问题与控制方法
桥梁建设中的风振问题与控制方法桥梁是现代城市交通的重要组成部分，它们承载着人们的出行需求，连接着城市的各个部分。
然而，桥梁在面对气候变化和自然灾害时，特别是风力的影响下，往往会出现风振问题，给桥梁的稳定性和安全性带来威胁。
本文将探讨桥梁建设中的风振问题及其控制方法。
风振问题是指桥梁在强风环境下出现振动现象，如桥面、桥体、悬索等部分发生摆动、摇晃等现象。
风振问题对桥梁的影响主要表现在两个方面：一是对桥梁结构的破坏，风振会加剧桥梁材料的疲劳破坏，导致桥梁的寿命缩短；二是对行驶在桥上的车辆和行人的安全形成威胁，振动引起的不稳定性可能引发事故。
造成桥梁风振的主要原因包括两个方面：一是气候因素，包括风速、风向、风荷载等；二是桥梁结构的特性，包括桥梁几何形状、材料特性等。
为了解决桥梁风振问题，需要采取控制方法，以减小桥梁的振动幅度，提高其稳定性和安全性。
目前，针对桥梁风振问题，主要采取的控制方法包括结构控制措施和非结构控制措施。
结构控制措施主要是通过对桥梁结构进行参数调整或加装控制装置来控制风振现象。
例如，通过改变悬索桥索鞍形状和刚度来降低振动幅度，或者在桥梁主体结构上安装风振阻尼器、风振抑制器等装置来降低振动能量。
这些措施能够有效地控制桥梁的风振问题，提高桥梁的稳定性和安全性。
非结构控制措施主要是通过改变桥梁周围的环境条件来减小风振的影响。
例如，在桥梁周围种植密度适中的树木，形成风阻挡屏障，减小侧风的影响；或者在桥梁上增加较高的护栏和挡风墙，减少风与桥梁的直接接触，降低风荷载。
这些措施虽然相对简单，但能够在一定程度上减小风振问题。
此外，桥梁建设中的风振问题也需要借鉴国内外的先进经验和技术。
例如，在世界各地已经有很多应用成功的桥梁风洞试验技术，通过模拟真实的风场环境，对桥梁的风振特性进行研究，以便更好地解决实际问题。
这些经验和技术的借鉴可以为我国桥梁建设提供强有力的支持。
综上所述，桥梁建设中的风振问题是一个不容忽视的重要问题。
悬索桥的风致振动及控制方法的探讨
悬索桥的风致振动及控制方法的探讨刘琳娜，何杰，王志春武汉理工大学，道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室，湖北武汉（430070）摘要：风对悬索桥的作用是十分复杂的现象，随着桥梁结构的大跨度发展，桥梁对风作用反应的敏感和复杂逐渐成为设计的控制因素。
本文章就悬索桥的三个重要组成部分——梁体，主塔以及缆索各自的风致振动研究现状和控制方法进行了分析介绍，同时探讨了悬索桥应该进一步研究的风致振动方面的问题。
关键词：悬索桥，风致振动，振动形式，控制方法1. 引言悬索桥以其受力性能好、跨越能力大、轻型美观，抗震能力好，而成为跨越江河、海峡港湾等交通障碍的首选桥型。
由于桥梁是裸露于地球表面大气边界层内的建筑物，不可避免的会受到风的作用。
而且随着桥梁理论的不断完善和施工技术的不断提高，桥梁结构型式向轻型化、长大化发展[1]，这就使风对桥梁的作用更加明显。
风荷载逐渐成为悬索桥设计的主要控制荷载。
然而，桥梁界对风对桥梁的作用的认识是在惨痛的历史教训中总结发展的。
据不完全统计，18世纪以来，世界上至少有11座悬索桥由于风的作用而毁坏[2]。
直到1940年秋，美国华盛顿州建成才4个月的Tacoma吊桥在不到20 m/s 的8级大风作用下发生破坏才引起了国际桥梁工程界和空气动力界的极大关切。
目前，世界上已修建的最大跨度的悬索桥为日本的明石海峡大桥，其主跨跨度已达到1990m，而一些跨度更大的特大跨悬索桥，如Messina海峡大桥、Gilbralter海峡大桥也己先后提上议事日程。
随着我国经济的迅速发展，桥梁建设事业也得到了飞速发展，我国也己成功修建了汕头海湾大桥、广东虎门大桥、西陵长江大桥和江阴长江大桥等多座悬索桥，尤其江阴长江大桥跨度达到1385米，进入世界前列；目前还有多座大跨悬索桥在规划中，如珠江口伶仃洋跨海工程、杭州舟山大桥等。
因此，二十一世纪中国的桥梁事业将有更崭新的发展。
随着悬索桥跨度的增加，结构刚度和阻尼显著下降，因此对风的作用更为敏感，从而抗风设计已逐渐成为大跨悬索桥设计中的控制因素。
浅谈桥梁结构的风振控制
浅谈桥梁结构的风振控制现代桥梁结构趋于轻、柔的特点给结构本身抗风抗震性能提出了考验。
由此可见，通过对大跨度桥梁的抗风问题进行理论研究，采取有效的措施把风对桥梁的危害控制在容许范围内，具有十分重要的理论价值和实际意义。
上世纪80年代以来，桥梁风振控制理论研究发展迅速，并且得到了实际应用。
随着大跨度桥梁的普遍兴建和高效能建桥材料的广泛应用，现代桥梁的结构形态逐渐向大跨、轻、柔方向发展。
虽然这对于美观及经济性方面是有益的，但是却给结构设计、施工甚至运营提出了更高更严格的要求。
大跨度桥梁作为生命线工程的重要组成部分，在政治、经济领域占据着重要的地位，对于它们的安全性应给予格外的重视。
现代桥梁结构趋于轻、柔的特点给结构本身抗风抗震性能提出了考验。
随着大跨度柔性桥梁的出现，风荷载往往成为结构上的支配性荷载。
风是空气从气压大的地方向气压小的地方流动而形成的。
风在行进中遇到结构，就形成风压力，使结构产生振动和变形。
桥梁受风力的作用后，结构物振动与风场间产生的互制现象—空气弹力效应所引起的气动力不稳定现象机率大为增加，强风、弱风都有可能使之整体或局部产生损坏。
例如，1940年11月7日，美国华盛顿州建成才4个月的老塔科马(Tacoma)悬索桥(主跨853m)仅在8级大风作用下就发生强烈的风致振动而破坏的严重事故。
该事件促使了桥梁工程界对结构风致振动的研究，并由此发展了一门新的学科—桥梁风工程学。
近几年来，随着我国大跨度桥梁的建设，桥梁风害也时有发生，江西九江长江公铁两用钢拱桥吊杆的涡激共振；上海杨浦大桥斜拉索的涡振和雨振损坏套索等。
由此可见，通过对大跨度桥梁的抗风问题进行理论研究，采取有效的措施把风对桥梁的危害控制在容许范围内，具有十分重要的理论价值和实际意义。
2、桥梁结构的风致振动桥梁结构风致振动可分为两大类：一类为限幅振动，主要包括抖振和涡激振；另一类为发散性振动，主要包括驰振和颤振。
桥梁的抖振是指桥梁结构在紊流场作用下的随机性强迫振动。
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•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
驰振 绝对控制： 主梁风振失稳 颤振 主梁涡激振动 尽量控制： 拉索风雨激振 桥塔涡激振动 考虑控制： 主梁随机抖振
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”
伏尔加河大桥位于俄罗斯伏尔加格勒市，横 跨伏尔加河，2009年建成。当地时间2010年 5月19日晚，伏尔加河大桥突然发生离奇的 “蛇形共振”。 2010年5月19日晚，伏尔加格勒过河大桥桥 面突然呈浪型翻滚，有数十辆车正在桥上行 驶，所幸没有造成人员伤亡。监控镜头记录 下了桥体柔软地上下波动这一罕见画面。伏 尔加河大桥晃动事情发生的时候，大桥路面 突然开始蠕动，类似于波浪型，并发出震耳 欲聋的声音；正在大桥上行驶的车辆在滚动 中跳动。 警方接到报警后，迅速关闭大桥 两侧交通，同时封闭水上通路。专家们也迅 速赶至现场，大桥振动停止后，专家检查了 桥梁各处道路和围栏等，发现桥梁无裂纹， 无损伤。俄罗斯著名桥梁专家阿纳托利表示， 大桥共振现象可能因风波动和负载所共振而 发生。当天伏尔加格勒是多云，强风，由于 154米大桥全部由长板金属制成，金属结构 并不变形。
风振控制措施
颤振控制
驰振和涡振控制
驰振控制: 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）
桥梁风振及其制振措施
学号：2150086035 姓名：黎志谋 学院：土木工程学院 专业：桥梁与隧道工程
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。
1、桥梁风振主要形态
2、桥梁风振控制
桥梁风振的主要形态
•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Tacoma桥的桥面扭转 振动，飞机机翼振动
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50cm。 安装16台可调质量阻尼器 （TMD），涡激振动振幅只有 5 cm。