下承式拱桥风致抖振响应分析

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大跨度桥梁的风致振动现象

大跨度桥梁的风致振动现象
充分条件: 必要条件: 驰振临界风速计算公式:
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

行波效应下劲性骨架混凝土拱桥地震响应规律分析

行波效应下劲性骨架混凝土拱桥地震响应规律分析

行波效应下劲性骨架混凝土拱桥地震响应规律分析地震时地震波的振幅、相位以及频谱特性随时间和空间的变化而变化,地震多点激励主要体现为部分相干效应、行波效应和局部场地效应[1]。

大跨径桥梁结构受地震动空间变异性的影响较为明显,因而在此类结构抗震设计中有必要进行非一致激励分析以考虑空间变异性的影响。

研究表明,行波效应对桥梁结构地震响应的影响起主导作用[2],因此通常采用行波法研究非一致激励对结构的作用。

其基本思路是假定场地条件不变,地震波以恒定速度传播,经过各支承点时波形保持不变,分析相位差Δt 对结构的影响。

拱桥结构造型优美,施工相对方便,近年来不少学者对拱桥结构受行波效应的影响进行了研究。

王君杰等[3]研究了地震动空间变化对大跨度拱桥结构动力特性的影响,认为地震动空间变化对主拱圈内力响应有重要影响。

徐燕等[4]选取了存在速度差异的近断层地震波对大跨度钢拱桥进行行波效应分析,得出行波效应对钢拱桥的不同构件有复杂影响。

吴玉华等[5]对钢管混凝土拱桥进行了三维正交地震动多点激励下的平稳随机响应分析,发现行波效应能够显著增加拱肋的内力,三维地震作用相较一维地震作用能使拱肋产生更大的内力。

王浩等[6]分析了湖南益阳茅草街大桥拱上关键截面响应在行波作用下的变化规律,发现行波效应的影响与结构特性和地震波特性密切相关。

楼梦麟等[7]讨论了某大跨公路拱桥在竖向地震动行波输入和一致输入下的动力反应,发现行波地震反应并不随波速单调变化,结构在行波输入下产生较大的地震反应,并提出了行波共振的概念。

杨华平等[8]对怒江特大桥进行了非一致地震激励时程分析,发现行波地震响应与波速不存在单调变化关系,为保证设计结果可靠性应选取多种剪切波速计算行波效应对结构的影响。

李小珍等[9]采用大质量法对刚构-连续组合桥梁进行了相位差条件下结构非线性地震响应分析,发现在进行行波分析时必须根据基岩类型选择合适的相位输入;在纵向行波作用下,结构内力响应峰值和位移响应峰值随相位差呈周期性变化。

某简支梁桥的抖振响应分析

某简支梁桥的抖振响应分析

某简支梁桥的抖振响应分析抖振是结构工程中的一个重要问题。

在桥梁工程中,抖振可以导致桥梁的破坏,对行车安全造成严重威胁。

因此,对于桥梁的抖振响应进行研究和分析非常重要。

简支梁是桥梁结构中常见的一种结构形式,本文将以简支梁桥为例,对其抖振响应进行分析。

首先,抖振的原因是什么?当桥梁上的车辆行驶时,车轮与桥面的接触会引起弹性形变,这种弹性形变会受到桥梁自身的刚度和阻尼的影响,进而引起桥梁的振动。

而当桥梁的振幅达到一定程度时,就会出现抖振现象。

对于简支梁桥来说,其主要的抖振模式为主梁横向抖振。

主梁横向抖振是指桥梁在竖直方向上的振动会引起主梁的横向位移,进而导致桥面的左右摆动。

这种抖振模式是简支梁桥常见的一种形式,也是比较危险的一种形式。

接下来,我们将介绍几种常见的分析方法,以分析简支梁桥的抖振响应。

1. 结构有限元分析有限元分析是一种常用的结构分析方法,可以用于分析桥梁的振动特性。

有限元分析可以将桥梁结构离散成许多小的单元,在每个单元中进行应力、应变和振动分析,最终得到整个桥梁结构的振动特性。

在进行有限元分析时,需要确定桥梁结构的材料特性、几何形状和边界条件等。

通过对这些参数的准确模拟,可以得到桥梁结构的抖振响应。

有限元分析方法具有精度高、计算效率高等优点,在桥梁工程中得到了广泛应用。

2. 动力模拟试验动力模拟试验是通过在实验室内对模型进行模拟车辆通过桥梁的过程,得到桥梁的振动响应。

通过动力模拟试验,可以直接观察桥梁的抖振情况,同时还可以根据实验结果对桥梁结构进行优化设计。

动力模拟试验需要选择合适的试验设备和试验方法,同时需要准备充足的试验数据,以确保实验准确可靠。

动力模拟试验的缺点是需要较大的实验成本和周期,因此在实际工程中往往不是首选的分析方法。

3. 经验公式法经验公式法是一种基于经验数据的分析方法,通常适用于简单和常见的桥梁结构。

该方法通过分析已建成的桥梁的抖振响应,并将其与桥梁的几何尺寸、材料属性等参数相对比,得到一些定量的关系式和经验公式。

某简支梁桥的抖振响应分析

某简支梁桥的抖振响应分析

某简支梁桥的抖振响应分析一、摘要简支梁桥是一种常见的桥梁结构形式,其在风荷载作用下容易出现抖振现象。

本文针对某简支梁桥的抖振响应进行了分析,采用有限元分析方法,得出了桥梁在不同风速下的抖振响应情况。

通过对抖振响应的分析,可以更好地了解桥梁结构在风荷载作用下的性能,为桥梁设计和加固提供重要参考。

二、研究背景桥梁作为交通运输的重要组成部分,其安全性和稳定性至关重要。

在实际使用中,桥梁结构容易受到外部风荷载的作用,特别是在高风速环境下,桥梁往往会出现抖振现象,这对桥梁结构的安全性和稳定性产生了负面影响。

对桥梁抖振响应进行深入分析具有重要的工程意义。

三、研究方法本研究采用有限元分析方法,对某简支梁桥的抖振响应进行分析。

建立某简支梁桥的有限元模型,并考虑桥梁结构的几何非线性和材料非线性。

然后,通过风荷载作用下的模拟,获得桥梁在不同风速下的抖振响应情况。

利用有限元分析软件进行数值计算,并对结果进行分析和验证。

四、研究结果通过有限元分析,得出了某简支梁桥在不同风速下的抖振响应情况。

结果显示,在低风速下,桥梁结构基本不受抖振影响,但随着风速的增加,桥梁结构逐渐出现抖振现象,并且抖振幅值逐渐增大。

当达到一定风速时,桥梁的抖振响应进入临界状态,这对桥梁的安全性产生了严重威胁。

五、结果分析基于研究结果,可以得出以下几点结论:某简支梁桥在风荷载作用下容易出现抖振现象,特别是在高风速环境下。

抖振现象会对桥梁结构的安全性产生负面影响,需要加强对桥梁抖振响应的监测和分析。

针对抖振问题,应采取相应的结构加固和防护措施,提高桥梁的抗风性能。

六、研究意义本研究通过对某简支梁桥的抖振响应进行深入分析,为理解桥梁在风荷载作用下的性能提供了重要参考。

对桥梁结构的安全性和稳定性具有一定的工程指导意义。

本研究还为进一步加强桥梁抖振问题的研究和防护提供了重要的理论和技术支持。

下承式钢管混凝土系杆拱桥的施工阶段力学研究与稳定性分析

下承式钢管混凝土系杆拱桥的施工阶段力学研究与稳定性分析

下承式钢管混凝土系杆拱桥的施工阶段力学探究与稳定性分析专业品质权威编制人:______________审核人:______________审批人:______________编制单位:____________编制时间:____________序言下载提示:该文档是本团队精心编制而成,期望大家下载或复制使用后,能够解决实际问题。

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桥梁设计中的地震响应分析与减震控制

桥梁设计中的地震响应分析与减震控制

桥梁设计中的地震响应分析与减震控制桥梁是人类社会固有的重要交通设施之一,自古以来就有着跨越河流、峡谷等特殊地理环境的需要。

然而,地震是一个不可预知、不可避免的自然灾害,其对桥梁的破坏是不可估量的。

因此,在桥梁的设计、建设和维护中,地震响应分析和减震控制显得尤为重要。

一、桥梁地震响应分析桥梁在地震中的响应主要表现为结构的变形、应力的分布、动态特性的变化等。

因此,为了准确评估桥梁在地震中的破坏情况,需要进行地震响应分析。

地震响应分析主要包括静力分析和动力分析两种方法。

静力分析是建立在弹性理论基础上的方法,它假设桥梁在地震作用下的响应具有线性的特性,且桥梁结构的变形是可逆的。

这种方法可以快速计算出桥梁在地震中的内力、位移等参数,然而它无法刻画桥梁在非线性时的响应情况。

动力分析则是基于桥梁结构的实际响应情况进行的,它可以准确评估桥梁在地震中的响应,包括结构的变形、应力的分布、动态特性的变化等。

目前常用的动力分析方法主要包括时程分析、反应谱分析等。

时程分析可以模拟不同地震强度下桥梁的响应情况,而反应谱分析则可以在给定地震作用下,计算出桥梁的动态特性并评估其响应情况。

二、桥梁减震控制技术为了减小桥梁在地震中受到的破坏,需要采用有效的减震控制技术。

目前常用的桥梁减震控制技术主要有被动控制和主动控制两种。

被动控制是指在桥梁结构中预制加装减震装置,利用减震器等器件来吸收地震能量并减小桥梁结构的振动响应。

被动控制技术具有结构简单、成本低等优点,但是其减震效果受到地震作用的影响较大,而且其减震器等器件在使用过程中容易发生疲劳或损坏。

主动控制是指利用主动控制装置来控制桥梁结构的振动响应,在地震发生后能够快速响应并调整结构的动态特性。

主动控制技术具有减震效果好、控制精度高等优点,但是其设计成本较高,控制系统也较为复杂,运行维护和管理难度较大。

此外,还有一种较为常用的混合控制技术,即被动控制与主动控制相结合的混合减震控制。

桥梁风致振动综述

桥梁风致振动综述摘要:桥梁,作为一种连接构造物,从古至今扮演着跨越天堑、连接通达的重要角色。

从最开始的天然桥梁,到慢慢出现的石拱桥,到梁桥板桥,再到现代桥梁结构,桥梁的发展历史悠久,并且成果斐然。

但是在发展的过程中,不可避免的遇到了很多问题,这些问题有些被攻克解决了,还有一些仍未能被人类精确地理解和研究,仍在威胁着桥梁的安全。

本文主要讨论大跨度桥梁的风致振动问题与抗风设计方法。

关键词:桥梁风致振动,大跨度桥梁,桥梁抗风设计一、大跨径桥梁的轻柔化在了解风致振动、风工程之前,我们先要了解,风究竟是什么呢?风是大气边界层内空气流动现象, 并且其流动的速度和方向具有随时间和空间随机变化的特征。

在研究风对桥梁的作用时, 通常把风处理为在一定时距内不随时间变化的平均风和随时间随机变化的脉动风速两部分。

风作用于桥梁结构时, 由风的压力作用形成对结构的风荷载, 同时, 风还会引起桥梁的颤振、驰振、抖振和涡激振动等各种形式的振动。

20世纪,大跨径桥梁得到了发展,然而在这些发展初期,风致振动稳定并没有成为大跨径桥梁的重要控制因素。

直到1940年11月,位于美国华盛顿州、仅建城4个月的塔科马(Tacoma)大桥,在风速甚至不足20m/s的风下,发生了破坏。

这场破坏举世震惊,也第一次让工程师们认识到风对于大跨径桥梁的重要作用。

那么为什么,大跨径桥梁对风的敏感性这么高呢?这里我们要从大跨径桥梁的轻柔化说起。

为了减轻自重,增强跨越能力,比起传统混凝土桥梁,大跨径桥梁通常采用钢结构、钢混组合、结合结构等。

我们知道,钢材料的阻尼(damper)要小于混凝土,那么大跨径桥梁材料的基频也较小,通常为0.08Hz左右,而风的卓越频率在0.1Hz左右,二者比较相近,易产生共振;而相应的,地震卓越频率在1Hz左右,不易于大跨径桥梁产生共振。

这就解释了为什么大跨径桥梁对风作用敏感、对地震作用较不敏感,而小跨境桥梁恰恰与之相反。

二、风工程风工程(wind engineering)是指与自然风有关的生活或工业应用设施等主要涉及自然风的流体力学特性和设施的结构力学特性。

某简支梁桥的抖振响应分析

某简支梁桥的抖振响应分析简支梁桥是一种常见的桥梁结构形式,其在工程中的应用十分广泛。

在桥梁设计过程中,抖振响应分析是一项重要的工作,通过分析桥梁在外部荷载作用下的抖振响应,可以评估桥梁结构的稳定性和安全性。

本文将以某简支梁桥为例,对其抖振响应进行分析,以期为桥梁结构设计和安全评估提供参考。

一、桥梁结构及工况介绍某简支梁桥位于某市区,为公路桥梁,是连接两岸的重要交通通道。

该桥梁采用钢混凝土组合结构,桥面铺设有沥青混凝土路面。

桥梁全长120m,主跨60m,桥面宽10m。

由于所处地区气候变化大,桥梁受到的外部荷载也较为复杂,因此需要对其抖振响应进行深入分析。

该桥梁在日常使用中受到的主要荷载包括自重荷载、活载荷载以及温度荷载等。

活载荷载是由过往车辆产生的动态荷载,在桥梁抖振响应分析中应该得到特别关注。

由于气候变化,桥梁还会受到温度变化的影响,温度荷载也会引起桥梁的变形和应力变化,因此需要综合考虑。

二、抖振响应分析方法针对桥梁结构的抖振响应分析,可以采用有限元分析方法进行。

通过建立桥梁的有限元模型,可以对其在外部荷载作用下的变形、位移、应力等响应进行有效的模拟和分析。

在建立有限元模型时,需要考虑桥梁结构的几何形状、材料性质、支座约束条件等因素。

对于简支梁桥,其基本的有限元单元可以选用梁单元和板单元,以模拟桥梁的整体受力情况。

在模型建立完成后,对桥梁在不同工况下的荷载进行加载,然后进行抖振响应分析。

在进行抖振响应分析时,可以采用一般稳定性分析方法或动力响应分析方法。

一般稳定性分析方法主要针对桥梁结构在外部荷载作用下的整体稳定性进行评估,包括位移、应变、应力等方面的情况。

而动力响应分析方法则更侧重于桥梁结构在动态荷载下的振动响应情况,包括振动频率、振动幅值、振动模态等方面的分析。

通过有限元分析对某简支梁桥的抖振响应进行分析,可以得到桥梁在不同工况下的抖振响应情况。

在日常使用过程中,桥梁受到的动态荷载主要来自过往车辆,因此需要着重关注此类荷载下的抖振响应情况。

某简支梁桥的抖振响应分析

某简支梁桥的抖振响应分析简支梁是常用的一种简单结构,因其易于制造、施工方便等特点被广泛应用于桥梁工程中。

然而,简支梁桥在使用中会受到车辆行驶、风力等载荷作用,产生抖振响应。

本文将对某简支梁桥的抖振响应分析进行讨论。

1. 抖振响应的基本原理抖振响应是指当结构受到动力载荷时,由于结构自身原有的固有频率与载荷频率相近或一致,产生共振现象,即结构在载荷作用下产生更大的运动响应。

在桥梁结构中,车辆行驶、风力等载荷均可能引起结构抖振响应。

2. 简支梁的结构特点简支梁结构通常由梁体、支座和连墩组成。

梁体是桥梁结构的主要承载构件,支座是梁体与墩台、墩身之间的连接部位,而连墩则是桥梁结构的固定基座。

简支梁结构受到侧向荷载作用时,容易发生抖振现象。

某简支梁桥全长60m,宽度8m,砼梁为中空矩形截面,截面尺寸为1.2m×1.5m,有效梁长为50m。

假设车辆质量为20t,车速为60km/h,受力轴距为4.5m,风速为10m/s。

根据结构动力学原理,该简支梁桥的固有频率可计算得为2.6Hz。

在车辆行驶及侧向风荷载的作用下,简支梁桥易受到侧向扭转作用,因此抖振响应主要考虑桥梁的扭振和横振响应。

针对该简支梁桥,需要对其进行模态分析和响应分析。

模态分析是指利用有限元分析方法求解结构各主模态下的固有频率、振型和振幅等参数。

在模态分析中,可以确定结构的固有频率,为后续响应分析提供依据。

响应分析是指利用位移法、强迫振动法等方法求解结构在外界动力载荷下的运动参数,如位移、速度、加速度等。

在响应分析中,可以确定结构动态响应情况,为结构抖振的控制提供依据。

4. 结论简支梁桥是常用的一种桥梁结构,其抖振响应容易产生。

对于简支梁桥的抖振响应分析,应该考虑车辆行驶和风载荷的作用,进行模态分析和响应分析,并结合实际情况加强结构控制和防护措施,从而保障结构的安全可靠性。

气象条件对大型桥梁风振响应的影响分析

气象条件对大型桥梁风振响应的影响分析随着经济的快速发展,大型桥梁在现代城市中起着重要的作用,为人们提供现代化的交通网络。

然而,桥梁所处的气象条件对其结构和稳定性产生了重要影响,特别是风振响应方面。

本文将分析气象条件对大型桥梁风振响应的影响,并探讨如何优化桥梁设计以减少风振效应。

首先,大型桥梁的风振响应受到多种气象条件的影响。

其中,风速是最为重要的因素之一。

当气象条件中存在强风时,其对桥梁的影响往往比较显著。

此外,其它气象条件如温度、湿度以及大气稳定度等也会对桥梁的风振响应产生一定的影响。

因此,要准确评估桥梁的风振响应,需要对气象条件进行综合考虑。

其次,风振响应是大型桥梁设计中需要重点关注的问题。

在桥梁设计的过程中,结构工程师需要充分考虑到桥梁所处的气象条件,以保证桥梁的结构安全。

例如,在设计中可以通过改变桥梁的结构参数来降低其风振响应,如添加附加的阻尼材料或增加桥梁的刚度。

此外,人们还可以利用风洞试验等方法来模拟桥梁在不同气象条件下的风振响应,以评估其结构的安全性。

另外,大型桥梁的地理位置也会对其风振响应产生重要影响。

例如,桥梁是否位于陡峭的山谷或河谷中,是否处于开阔的平原地带等,都会对其受到的风力大小和方向产生显著影响。

因此,在桥梁设计中,需要综合考虑地理位置因素,以确定最佳的设计方案,并减少桥梁的风振响应。

此外,气象条件对大型桥梁的维护和管理也有重要影响。

例如,在气象条件恶劣的情况下,桥梁的结构会受到更大程度的损坏,可能需要更频繁的维修和检查。

因此,在桥梁管理中,需要制定合适的维护计划,以保证桥梁在不同气象条件下的安全和稳定。

综上所述,气象条件对大型桥梁风振响应有着重要的影响。

在大型桥梁的设计和管理中,需要充分考虑气象条件,以降低桥梁的风振响应并提高其结构的安全性。

在未来,我们应该进一步研究和探索气象条件与桥梁的关系,以完善桥梁设计和管理的方法。

通过合理的设计和管理,我们可以建造更加稳定和安全的大型桥梁,为人们提供更加高效便捷的交通网络。

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第2 8卷
第 3期
西







Vo 1 . 2 8 No . 3
S e p. 2 01 3
2 0 1 3年 0 9月
J o u r n a l o f S o u t h we s t Un i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y
下 承 式 拱 桥 风 致 抖 振 响应 分 析
魏 勇 狄 生 奎
6 1 8 0 0 0 ; 2 . 兰州理工大学土木工程学 院 甘肃兰州 7 3 0 0 5 0 ) ( 1 .四川工程 职业 技术 学院建筑工程 系 四川 德阳
Байду номын сангаас
摘要 : 为研究 风荷 载对下承式拱桥抖振 响应 的影 响 , 将风荷 载分为 4种荷 载工况 , 采用 时域分析 的谐 波合成 法建立 三维 有限元模型 , 对某座下承式拱桥 的位移 响应 进行 对 比研究 。结果表 明: 在风荷载作用下拱肋的横向位移响应 比
A b s t r a c t : F o r f u r t h e r r e s e a r c h o n t h e i m p a c t s o f b u f f e t i n g r e s p o n s e o f a t h r o u g h a r c h b i r d g e s u b j e c t e d t o t h e
W EI Yo n g ,DI S h e n g . k u i ( 1 .D e p a r t m e n t o f A r c h i t e c t u r a l E n g i n e e r i n g, S i c h u a n E n g i n e e r i n g T e c h n i c a l C o l l e g e , D e y a n g 6 1 8 0 0 0 , S i c h u a n ,C h i n a ; 2 .S c h o o l fC o i v i l E n g i ee n r i n g, L a n z h o u U n i v e r s i t y f o T e c h n o l o g y , L a n z h o u 7 3 0 0 5 0 ,G a n s u ,C h i n a )
l e v e l s o f b u f f e t i n g r e s p o n s e o f a t h r o u g h a r c h b id r g e .T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e t r a n s v e r s a l r e s p o n s e o f ib r s i s
桥 面的横 向位移大 , 拱 肋脉动风对拱肋位移 响应影 响较大 , 但 对桥面位 移响应影 响不明显 ; 竖 向脉 动风对桥 梁的横 向位 移响应影响不大 , 但对桥梁的竖 向响应影 响 比较 明显 ; 横撑 的存在有利 于降低桥 梁的位移响应。研 究结果可供 同类 型的桥梁结构抗风设计参考 。 关键 词 : 拱桥 抖振 响应 随机振动 谐波合成法
g r e a t e r t h a n t h a t o f t h e d e c k u n d e r t h e c o n d i t i o n o f wi n d l o a d;t he lu f c t u a t i n g wi nd o f r i b s h a s a g r e a t c o n— t r i b u t i o n t o t h e r e s p o ns e o f r i b s b u t l i t t l e c o n t ib r u t i o n t o t h a t o f t h e d e c k;t h e v e ti r c l a lu f c t u a t i ng in w d h a s l i t t l e c o n t ib r u t i o n t o t he t r a n s v e r s a l r e s po ns e o f t h e b id r g e b u t a g r e a t i mp a c t o n i t s v e ti r c l a r e s p o n s e;t h e b u f f e t i n g r e s p o n s e o f t h e b id r g e wa s r e d u c e d b e c a us e o f l a t e r l a b r a c e .Th e r e s u l t s c a n p r o v i d e r e f e r e n c e or f t he in w d — r e s i s t a n t d e s i g n o f t h e b idg r e s t r u c t u r e s o f t h e s a me t y p e. Ke y wor ds:Ar c h b id r g e;Bu f f e t i ng r e s p o n s e;Ra n d o m v i b r a t i o n;Ha mo r n i c wa v e s u p e r i mp o s i n g me t h o d
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