大跨度桥梁非线性颤振和抖振时程分析

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。

三塔斜拉桥抗震性能非线性时程分析

，应谱最大值为０．根据场地特征周期，形成１４３ｇ设计水平加速度反应谱，并按该反应谱特征，人工合成３条地震动加速度时程，合成地震波的反应谱与设计加速度反应谱吻合良好．由于规范中没有具体说明人工合成三向地震波的各分量最大值的比例关系，本文根据结构抗］选用三向地震作用较大的比震研究类文献［９１０－例：分２个工况：工况１三向加速１∶０．８５∶０．６５，
载下的斜拉索应力；ｌ为斜拉索的水平投影长度．对于大位移效应和梁柱效应，可采用ＵＬ列，式法引入单元切线刚度矩阵来解决梁柱效应问题，通过随结构变形进行求解迭代来处理大位移效应问题．结构阻尼不变的地震运动有限元增量方程如下． ¨ ））＝ Δ ）（）ＭΔ ｕｕｔｕ（ｔＦ（ｔ２ Δ Δ ｔ＋Ｃｔ＋Ｋ（
］｛｝［］｛｝ＫＫｕ０［＝］｛｝｛ＫＫＦ｝ｕ［
ｎｎｎｓｓｓｎｓｎｓｓ
ｕｎ＋ｕｓ
（）３
式中：下标ｓ为支承点自由度；ｎ为非支承点自由度．可采用直接求解法、相对运动法、等效荷载法从而计算结构的地震行波和大质量法进行求解，效应．
［］Ｅｒｎｓｔ公式８可以足够精确的计算斜拉索的等效
利用ＵＬ列式法分析了几何非线性对大跨径斜拉认为随着斜拉桥跨径的桥地震时程反应的影响，增大，几何非线性对结构动力特性及抗震性能有

大跨度桥梁非线性颤振和抖振时程分析

大跨度桥梁非线性颤振和抖振时程分析在现代交通建设中，大跨度桥梁扮演着至关重要的角色。

它们跨越江河湖海、峡谷深壑，为人们的出行和货物运输提供了便捷通道。

然而，在大跨度桥梁的设计和运营过程中，非线性颤振和抖振是两个不容忽视的问题。

要理解大跨度桥梁的非线性颤振和抖振，首先得明白什么是颤振和抖振。

简单来说，颤振是一种自激振动，当气流流过桥梁结构时，可能会引起结构的振动，而这种振动又会反过来影响气流，从而形成一种恶性循环，导致结构的振幅不断增大，最终可能导致结构的破坏。

抖振则是由大气中的紊流引起的一种强迫振动，虽然不像颤振那样具有自激性质，但长时间的抖振也会对桥梁结构造成疲劳损伤，影响其使用寿命和安全性。

大跨度桥梁之所以容易出现非线性颤振和抖振，主要是因为其自身的特点。

大跨度意味着桥梁的结构更加复杂，柔性更大，对风的敏感性也就更强。

而且，随着桥梁跨度的不断增加，结构的非线性特性也变得更加显著。

在对大跨度桥梁的非线性颤振和抖振进行分析时，时程分析是一种非常重要的方法。

时程分析就是通过数值模拟的手段，对桥梁在风荷载作用下的振动响应进行逐时刻的计算和分析。

这种方法能够考虑到结构的非线性特性、风荷载的随机性以及各种复杂的边界条件，从而得到更加准确和可靠的结果。

为了进行时程分析，首先需要建立桥梁的有限元模型。

这个模型要尽可能准确地反映桥梁的实际结构和力学特性，包括桥梁的几何形状、材料属性、边界条件等等。

然后，需要确定风荷载的输入。

风荷载通常包括平均风荷载和脉动风荷载两部分。

平均风荷载可以根据规范中的公式计算得到，而脉动风荷载则需要通过风洞试验或者数值模拟来获取。

在进行时程分析时，还需要选择合适的数值计算方法。

常见的方法有中心差分法、Newmark 法等等。

这些方法各有优缺点，需要根据具体情况进行选择。

同时，为了提高计算效率和精度，还需要采用一些数值技巧，比如自适应时间步长、子结构法等等。

通过时程分析，可以得到桥梁在风荷载作用下的位移、速度、加速度等响应。

大跨桥梁风致抖振时域分析及在ansys中的实现

关键词 : 长跨桥 ;抖振分析 ;时域法 ;有限元法
中图分类号 : U441. 3 ;U448. 27
文献标识码 : A
Time2Domain Analysis of Wind2Induced Buffet on Long2Span Bridges and Implementation of Analysis in ANSYS
线性等各种频域法所不能考虑的因素 ,故日益受到重视。在时域里进行抖振分析 ,关键是要求出作用在桥梁上的气动力时域表达式 ,有了气动力后 ,就可以用一般有限元的分析方法 ,对桥梁作时程分析 ,求出抖振响应历程 ,然后对响应历程样本进行统计 ,求出统计量 ,如位移均方根响应等。文献[ 1 ]提出一种准定常气动力模型 ,与传统时域抖振分析方法相比 ,
作用在主梁上单位展长自激力可以表达为工程应用为验证本文方法的正确性分别采用本文所提出的以单元气动刚度矩阵和单元气动阻尼矩阵形式表示的气动力模型和文献提出的准定常气动力模型分别对崖门桥的成桥状态进行风致抖振时域分析并对比了两个气动力模型计算出来的结果崖门大桥为双塔单索面预应力混凝土斜拉桥桥位处为类地表粗糙度类别主桥长668桥面平均高程为52ubcd10写成矩阵的形式可得单元气动阻尼矩静力三分力系数曲线主梁跨中节点横向竖向和扭转个重要自由度的位移响应时程结果见图本文模拟时间取为200但为了清晰起见只给出前40的结果其他时间点的结果与前40的结果类似
(9)
由式 (9) 可知 ,单位展长作用在主梁的气动力由三部
分组成 :静风力、抖振力和自激力 , 由于静风力和抖
振力在一般参考文献中都有 , 本文不再给出。作用
在主梁上单位展长自激力可以表达为 :
Fae ( t) = - C0δ· ( t) - K0δ( t)

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。

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]。