桥梁结构风致振动及其控制措施分析研究
第２６卷第２３期 ２０１０年１２月 甘肃科技 Ｇａｎｓｕ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌ ，０Ｚ．２６Ⅳ０．２３ Ｄｅｃ．２Ｏ１Ｏ
桥梁结构风致振动及其控制措施分析研究 杨星波，陈剑 （西安市市政设施管理局，陕西西安７１００１６） 摘要：由于近年来逐渐增多的大跨度结构具有轻柔的特点，其抗风性能亦面临着前所未有的考验。总结了桥梁结 构通常会出现的风致振动，并论述了相应的结构振动控制措施，以期对大跨度桥梁结构的建设有一定的参考意义。 关键词：桥梁；风致破坏；控制措施；失稳 中图分类号：Ｕ４４１ 随着我国交通基础建设的迅猛发展，跨越江海 的大跨度桥梁数量也逐渐增多，桥梁向大跨、轻、柔 方向发展。这种趋势在美观及经济性方面均较为有 益，但同时也给结构设计和施工安全提出了更高的 要求，而桥梁的抗风抗震性能也面临前所未有的考 验。 大跨度柔性桥梁的出现使得风荷载成为结构的 支配性荷载，桥梁受风荷载作用后，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。无论是强风或是弱 风都有可能使结构的整体或局部产生破坏，加之桥 梁受风作用比震害更具有频繁性，使得桥梁结构的 抗风问题显得尤为突出。 国际著名的风工程专家Ｄａｖｅｎｐｏ￣教授援引联 合国的统计资料指出：“约半数以上的自然灾害与 风有关”…。作为城市生命线工程的重要组成部 分，桥梁一旦遭受风灾影响造成损伤或破坏，带来的 后果将十分严重。而近年来由风荷载作用引起的结 构破坏亦屡见不鲜。因此，通过对大跨度桥梁的抗 风问题进行理论研究，采取有效的措施减小桥梁在 施工和成桥状态下的风致振动，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。 ‘ １桥梁结构的风致破坏 近几年来，随着我国大跨度桥梁的建设，桥梁风 致灾害也时有发生，如广东南海九江公路斜拉桥在 施工过程中，吊机被大风吹倒，砸坏主梁；江西九江 长江公铁两用钢拱桥吊杆的涡激共振现象；上海杨 浦大桥斜拉索的涡振和风雨振等。从世界各国的毁 桥事故中吸取教训。重视桥梁抗风的设计以做到防 患于未然是如今的桥梁建设者必须面对的问题。 从工程抗风设计角度，可以把自然风分解为不 随时间变化的平均风和随时间变化的脉动风两部分 来进行分析 Ｊ。平均风是在给定的时间间隔内，将 风对结构的作用速度、方向以及其他物理量都看成 不随时间改变的量，虽然这部分风的本质是动力的， 但其作用与静力作用相近，可认为其作用相当于静 力。脉动风是由风的不规则性引起的，其强度随时 问随机变化，其作用性质完全是动力的。下面将从 静力和动力两个方面对桥梁结构中常见的振动问题 及研究情况进行介绍。 １．１桥梁风致静力失稳 平均风所产生的静荷载简称静力风荷载，静风 荷载有可能导致结构静力失稳。其现象就是结构在 给定风速作用下，主梁发生弯曲和扭转，会改变结构 的刚度，亦会改变静风荷载的大小，并在同时增大结 构的变形，最终导致结构失稳。 风的静力失稳效应是人类很早就认识到的问 题，但是由于大跨径桥梁结构的颤振临界风速一般 都低于静力失稳的发散风速，因而对静风荷载作用 下大跨径桥梁极限承载力问题的研究开展较晚。２ｏ 世纪７０年代之后，才在许多风洞试验中发现了静力 扭转发散的现象。静风失稳现象发生给未来超大跨 径的缆索承重体系桥梁结构的空气静力稳定性发出 了警戒信号。大跨度桥梁的空气静力失稳问题亦逐 渐引起了各国桥梁界的重视，但目前还不完善。 １．２风对桥梁的动力作用 一般情况下，桥梁在脉动风荷载作用下会发生 限幅振动——抖振或涡激振动。抖振是指大气中的 紊流成分所激起的结构强迫振动，由于其发生频率 较高，可能会引起结构的疲劳，过大的抖振振幅会引 起行人的不舒适感，甚至危及桥梁上高速行车的安 全【
３】。根据现有的研究成果，抖振虽然不像颤振那 第２３期 杨星波等：桥梁结构风致振动及其控制措施分析研究 １ １ ３ 样会引起灾难性的失稳破坏，但是过大的抖振响应 在桥梁施工期间可能危及施工人员和机械的安全， 在成桥运营阶段则会带来结构刚度问题、影响行人 和车辆的舒适性，亦会引起交变应力缩短构件的疲 劳寿命。 涡激振动是由于风流经各种断面形状（圆形、 矩形、多边形等）的钝体结构时有可能发生漩涡脱 落，在结构两侧会形成不对称脱落的漩涡，从而形成 交替作用在物体上的横风向的涡激力或力矩，结构 在这种类似简谐力的作用下，就会发生横风向或扭 转的涡激振动。当涡激脱落频率接近或等于结构的 自振频率时，将会激发出结构的共振。 在某种情况下，激励部分可以产生负阻尼，当风 速达到某值时，负阻尼大于正阻尼，此时振动产生后 会愈演愈烈，振幅不断增大，直至结构产生失稳破 坏。桥梁的空气动力失稳有颤振和驰振两种可能。 桥梁颤振是一种空气动力失稳现象，它是由结 构内部弹性力、惯性力、阻尼力和自激力相互作用而 形成的一种十分复杂的气动弹性稳定问题。颤振是 一种危险性自激发散振动，当其达到临界风速时，振 动的桥梁通过气流的反馈作用不断吸收能量，从而 使振幅逐步增大直至结构破坏。 驰振则是非圆形的边长比在一定范围内的类似 于矩形断面的钝体结构及构件，由于升力曲线的负 斜率效应，微幅振动的结构从风流中不断吸收能量。 当达到临界风速时，结构吸收的能量将克服结构阻 尼所消耗的能量，形成的一种分散的横风向单自由 度弯曲自激振动。 桥梁结构的驰振与颤振是两种最主要的气动弹 性不稳定现象，并可能造成严重的灾难性后果。 ２结构风致振动控制措施 桥梁结构的风致振动成为大跨度桥梁设计不可 忽略的控制因素之一，因此，如何采取有效的措施来 抑制大跨度桥梁结构的振动响应是广大工程师与科 研工作者所面临的现实问题。 振动控制是通过在工程结构的特定部位装设某 种装置、或某种机构或某种子结构或施ＪＪｎ￣＇ｂ力以改 变或调整结构的动力特性或动力作用。当结构受到 风荷载激励时，这些控制系统被动或主动地施加一 组控制力，来降低结构的动力反应，从而实现减缓结 构振动，减小结构变形的目的。大跨度桥梁风致振 动控制的措施主要有气动措施、结构措施和机械措 施三种 引。 空气动力学措施是在不改变桥梁结构与使用性 能的前提下，适当改变桥梁的外形布置或者附加一 些导流装置的经验，通常均能起到减轻桥梁风致振 动的作用。机械减震措施包括隔振技术、被动耗能 减振以及主动、半主动和智能控制，其控制力通常是 由控制装置随结构振动变形而产生的。除了上述气 动措施和机械措施外，还可以通过合理地改变缆索 体系、设置辅助拉索系统、设置刚性吊杆等来增大结 构刚度的结构措施，以增大弯扭模态频率间的分离 和模态形状间的差异，从而改善大跨悬索桥的颤振 稳定性。 ３结语 大跨度桥梁作为交通枢纽和生命线工程，其在 强烈外荷载的作用下剧烈的动力响应使得采取有效 的措施来抑制大跨度桥梁结构的振动响应具有重要 的研究意义。然而，抗风结构措施的形式多种多样， 大部分研究还处于概念设计和初步理论研究阶段， 还有许多问题需进一步研究。因此，需要我们再深 入细致地开展研究，优化各种控制措施，探索更为有 效的控制原理，通过不断的试验验证和完善，为早日 运用到实际工程中去而努力。 参考文献： 、 ［１］ 吴瑾，夏逸鸣，张丽芳．土木工程结构抗风设计［Ｍ］． 北京：科学出版社，２００７． ［２］ 埃米尔．希缪，罗伯特Ｈ斯坎伦．风对结构的作用—— 风工程导论［Ｍ］．刘尚培，项海帆，谢霏明译．上海：同 济大学出版社，１９９２：４０－８８． ［３］ 姜天华．大跨度桥梁风致振动控制研究［Ｄ］．武汉理工 大学，２００９． ［４］宋锦忠，林志兴，徐建英．桥梁抗风气动措施的研究及 应用［Ｊ］．同济大学学报，２００２，３０（５）：６１８－６２１． ・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●” （上接第１１６页） 参考文献： ［１］刘春风，吕晓晨，冯冰冰．钢弦石膏板隔墙施工［Ｊ］．施 工技术，２０００，２９（８）：３６－３７． ［２］ 路文良．钢弦石膏板隔墙施工技术［Ｊ］．建筑技术， ２００１，３２（９）：５９３． ［３］ 叶青，熊壮．钢弦石膏板施工技术［Ｊ］．建筑技术， ２００６，３７（９）：６７６－６７８． ［４］ 王全祥．钢想立筋双层石膏板隔墙．中国专利： ０２０２３３９．６［Ｐ］，２００１—０２—２３．
桥梁结构振动主动控制
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桥梁结构振动主动控制
作者：邹轩红
来源：《建筑工程技术与设计》2014年第17期
【摘要】近年来，随着基础建设的快速发展，迫切需要建设特大型跨海大桥来提高和完善既有交通网络。但越来越多的桥梁垮塌事故使得确保结构的抗风稳定性和行车舒适性变得尤为重要，人们越来越重视桥梁工程质量安全性和稳定性。大跨径桥梁的振动控制往往是桥梁结构稳定控制的关键。目前，桥梁的被动控制的发展已趋于成熟，由于主动控制效果更好，其将成为未来振动控制的主要发展方向。
【关键词】桥梁振动振动控制、大跨度桥梁、主动控制。
本文介绍了桥梁结构的振动特点，回顾了近几十年国内外桥梁振动控制技术研究的进展情况，介绍了工程实例，指出了未来桥梁索结构振动控制的主要发展方向：半主动控制和主动控制。
一、桥梁结构振动的特点
桥梁振动控制的主要对象是大跨度桥梁的风振、所有桥梁的地震响应和行车（人）响应。在跨度为数百米的桥梁中，风振制约着上部结构的设计。桥梁的风致响应可分为颤振和抖振。颤振是由风引起的桥梁的自激振动，抖振则是由风的紊流诱发的桥梁不规则的强迫振动。在悬索桥和斜拉桥中，风致振动较为常见。悬索桥的缆索、吊杆、索塔多为涡激振动。
结构振动控制在理论研究、模型研究、被动控制装置的开发等方面已经取得了可喜的成果。目前，以改变结构频率为主的减隔震、增加结构阻尼为主的耗能减震等被动控制技术已趋于成熟。但已有的研究表明，被动控制的主要缺点是控制效果有限，而且被动控制系统对地震的频域特性非常敏感，有时甚至会产生负面影响。理论上最为有效的控制方法是主动结构控制。主动控制与被动控制相比有以下优点：（1）反馈控制力可直接作用于结构物，无滞后现象，具有较高的控制性能；（2）结构的固有频率发生变化时，只需调整控制软件参数，比被动控制需调整设备要简单；（3）主动控制能控制二阶乃至更高的振型；（4）系统本身的摩擦系数小，对微小振动控制效果好。
结构动力学中的风振问题分析
结构动力学中的风振问题分析
结构动力学是研究结构在外界力作用下的振动行为的学科，而风振问题则是结构动力学中一个重要的研究方向。本文将从风振问题的背景和原因、影响因素和评估方法等方面进行详细分析和讨论。
一、背景和原因
在风振问题中，结构物在大风环境下会受到风力的作用，引起结构的振动。风振问题主要存在于高层建筑、长跨度桥梁、烟囱、塔楼等高耸结构中。这种振动既可能是结构自身的自由振动，也可能是受到风力激励后的强迫振动。
风振问题的产生原因可以归结为以下几点：
1. 气象因素：大风引起的气动力是产生风振问题的主要原因之一。气象因素包括风速、风向、风向变化频率等。
2. 结构刚度：结构刚度的大小将直接影响结构的振动特性，而刚度小的结构更容易受到风力的激励而发生振动。
3. 结构阻尼：结构的阻尼越小，振动越容易发生和持续。因此，结构的阻尼对于风振问题的研究具有重要意义。
4. 结构质量：结构质量的大小也将影响结构的振动特性，质量越大，振动频率越低，风振问题相对较小。
二、影响因素 风振问题的复杂性决定了其受到多个因素的共同影响。主要的影响因素包括：
1. 风速和风向：风速和风向是产生风振问题的主要因素，其中风速对结构振动的影响最为显著。
2. 结构特性：结构的刚度、质量和阻尼等特性将直接影响结构的振动响应。
3. 结构形状和几何尺寸：结构的形状和几何尺寸影响着结构对风力的反应，尤其是在流体作用下的层流和湍流区域。
4. 地面效应：结构与地面之间的交互作用对风振问题也具有重要影响。
三、评估方法
针对风振问题，需要进行定量的评估和分析，以寻找有效的风振控制措施。常用的评估方法包括：
1. 数值模拟：通过数值模拟方法，可以模拟结构在大风作用下的振动响应。常用的数值方法包括有限元法、计算流体力学方法等。
2. 风洞试验：风洞试验可以模拟真实的风场环境，并通过模型的测试来评估结构的振动响应。风洞试验是评估风振问题最为直观和准确的方法之一。
桥梁结构震动监测方案与处理措施
桥梁结构震动监测方案与处理措施
桥梁作为城市交通与交通网络的重要组成部分，其安全性和稳定性对人们的出行安全至关重要。然而，桥梁结构本身会受到外界因素的影响，其中之一就是震动。为了确保桥梁的稳定性和可靠性，需要采取适当的监测方案和相应的处理措施。本文将就桥梁结构震动监测方案和处理措施进行探讨。
一、桥梁结构震动监测方案
桥梁结构震动监测方案的目的是实时了解桥梁结构的运行状况，及时发现潜在的问题并采取相应的维修和处理措施。以下是一些常见的桥梁结构震动监测方案：
1. 安装振动传感器：在桥梁结构的关键位置，如支座、梁体等部位，安装振动传感器。振动传感器能够感知桥梁结构受到的外力和震动，将相关数据传输给监测系统。
2. 架设监测系统：采用专业的数值化监测系统，将振动传感器采集的数据进行实时传输和处理。监测系统应具备高精度、高灵敏度和稳定性，能够对数据进行分析和比对。
3. 建立监测数据库：将监测系统采集到的数据进行整理和存储，建立桥梁结构震动监测数据库。监测数据库应具备较大的存储容量，并能够随时提供数据查询和分析功能。 4. 制定监测计划：根据桥梁结构的具体情况和使用状况，制定合理的监测计划。监测计划应包括监测频率、监测时间段、监测参数等内容，以确保监测工作的有效性和可行性。
二、桥梁结构震动处理措施
一旦桥梁结构出现震动问题，需要及时采取相应的处理措施来保障桥梁的完整性和稳定性。以下是一些常见的桥梁结构震动处理措施：
1. 桥梁加固增强：根据桥梁结构受到的震动特点和程度，进行相应的加固增强措施。可以采取加厚梁体、增强支座、加固桥墩等方式，提升桥梁的抗震能力。
2. 疏导震动能量：在桥梁结构中设置缓冲层，将震动能量进行转化和分散。通过减震装置、橡胶支座等方式，降低桥梁受力程度，保护桥梁结构的稳定性。
3. 监测预警系统：建立桥梁结构震动监测预警系统，实现对桥梁结构震动的预警、预测和预防。通过监测预警系统，能够在桥梁出现问题之前，提前采取相应的处理措施，降低事故发生的概率。
大跨径桥梁的风振控制研究
２００７年６月 噪声与振动控制 第３期 文章编号：１００６—１３５５（２００７）０３—００２８—０３ 大跨径桥梁的风振控制研究 王廷臣 （河北交通职业技术学院土木工程系，石家庄０５００９１） 摘要：现代桥梁的发展趋势是大跨径、轻柔。随着桥梁跨径的增大，结构风致振动问题也愈加突出，因而风 振控制的重要性也愈加显现。在简要回顾国内外关于桥梁两种主要风振．颤振及抖振控制研究的基础上，对大跨 径桥梁的风振提出了控制措施。 关键词：振动与波；大跨径桥梁；颤振；抖振；风振控制；ＴＭＤ；ＭＴＭＤ 中图分类号：Ｕ４４１ ．３ 文献标识码：Ａ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｗｉｎｄ－ｉｎｄｕｃｅｄ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｌｏｎｅ－ｓｐａｎ Ｂｒｉｄｇｅｓ ＷＡＮＧ Ｔｉｎｇ—ｃｈｅｎ （Ｈｅｂｅｉ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ＆Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ０５００９ １，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： ｎｇ—ｓｐａｎ ｂｒｉｄｇｅｓ ａｒｅ ｔｅｎｄｉｎｇ ｔｏｗａｒｄｓ ｌｏｎｇｅｒ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｆｌｅｘｉｂｌｅ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅ ｓｐａｎｓ，ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｗｉｎｄ—ｉｎｄｕｃｅｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｂｒｉｄｇｅｓ ｈａｓ ｂｅｅｎ ａ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｇｒｅａｔ ｃｏｎｃｅｒｎ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｗｉｎｄ－ｉｎｄｕｃｅｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｏｎ ｆｌｕｔｔｅｒ ａｎｄ ｂｕｆｆｅｔｉｎｇ，ｏｆ ｌｏｎｇ—ｓｐａｎ ｂｒｉｄｇｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｗａｖｅ；ｌｏｎｇ—ｓｐａｎ ｂｒｉｄｇｅｓ；ｆｌｕｔｔｅｒ；ｂｕｆｆｅｔｉｎｇ；ｗｉｎｄ—ｉｎｄｕｃｅｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｃｏｎ— ｔｒｏｌ；ＴＭＤ；ＭＴＭＤ 现代桥梁的流行趋势是向大跨径、轻柔方向发 展，但同时也带来许多问题，譬如如何保证大跨径桥 梁在气动、地震、行车动力作用下结构的安全性和稳 定性。如何解决这些课题，已成为桥梁学者的研究 课题。 一般而言，风致振动是大跨桥梁结构设计的控 制因素。１９４０年，刚建成４个月的美国Ｔａｃｏｍａ Ｎａｒ． ｒｏｗ峡谷大桥的风毁事故震惊了世界，自此以后桥 梁的风振研究得到了前所未有的重视和发展。尤其 是近二十年来，桥越造越长，越造越柔，风力对桥安 全性的威胁日益引起人们的高度关切。桥梁风致振 动主要包括颤振、抖振、涡激振动及驰振等，并已对 各种风致振动建立了研究方法。在以上几种风致振 动中，以对桥梁具有摧毁性作用的颤振（Ｆｌｕｔｔｅｒ）和 经常发生的抖振（Ｂｕｆｆｅｔｉｎｇ）最受研究人员和设计人 员的关注。颤振是在一定风速下桥梁发生的气动失 稳现象；而抖振则是由于大气湍流成分（即风的脉 动分量）引起的结构随机振动。 １颤振控制研究 桥梁颤振是一种自激振动，主要表现为主梁的 大幅扭转振动，可使桥梁在短时间内被摧毁。著名 的美国Ｔａｃａｍａ Ｎａｒｒｏｗ大桥正是由于颤振而倒塌。 收稿日期：２００６－０９－２９ 作者简介：王廷臣（１９６３一），男，山东潍坊人，硕士，副教授，从事桥 梁结构的设计、健康安全监测、加固研究等工作。 大跨径桥梁的颤振临界风速是描述颤振性能的参 数，它取决于主梁横断面外形及结构的动力特性。 因此，控制桥梁颤振，也即提高桥梁临界风速的措施 主要有２种：空气动力学措施及外加机械阻尼装置 措施。前者通过改变主梁断面外形来改善其气动稳 定性能；而后者通过外加机械阻尼装置来提高结构 的等效阻尼比，从而提高结构的颤振临界风速。 １．１ 空气动力学控制措施 就目前的应用来说，空气动力学措施在桥梁颤 振控制中的应用最为广泛。Ｗａｒｌａｗ曾对这一措施 的具体实施方案作过综述，提出了原则性建议。文 献［１］对此研究也进行了综述。近年来，针对更大 跨径悬索桥方案，如３３００ ｍ的Ｍｅｓｓｉｎａ桥，人们提 出了一些新的、更有效的颤振控制气动措施的方案。 如在主梁中轴线位置处开槽、仿锥形主梁、双箱主梁 等。 １．２机械阻尼控制措施 虽然目前大跨桥梁的颤振控制以空气动力学措 施为主，机械阻尼器作为一种有效的装置亦具有潜 在的应用前景。单独应用或气动措施组合应用，可 进一步提高桥梁的颤振临界风速。 日本东京大学的Ｊ．Ｎｏｂｕｔｏ等人首先研究了调 质阻尼器（ＴＭＤ）对桥梁的颤振控制，通过数值方法 和简单的试验证明了ＴＭＤ提高桥梁颤振临界风速 的有效性。有些学者对这一问题进行了更深入细致 的研究。
大桥抖动的科学解释
第 1 页 共 2 页 大桥抖动的科学解释
【原创版】
目录
1.大桥抖动的现象及其影响
2.科学解释大桥抖动的原因
3.如何避免和减少大桥抖动
4.结论：大桥抖动的科学性及其重要性
正文
一、大桥抖动的现象及其影响
桥梁作为现代城市交通的重要组成部分，其稳定性和安全性备受关注。近年来，一些大桥在行车或风振作用下出现抖动现象，给过往车辆和行人带来了安全隐患，也引发了社会对桥梁安全的担忧。
二、科学解释大桥抖动的原因
1.风振作用：大桥在风力作用下产生的振动，是造成抖动的主要原因之一。当风力达到一定程度时，桥梁结构会产生周期性的振动，形成抖动现象。
2.行车荷载：车辆在桥上行驶时，其荷载会引起桥梁结构的动态响应。如果荷载过大或者频率与桥梁的固有频率相近，就容易引发桥梁抖动。
3.桥梁设计与施工因素：桥梁设计不合理、施工质量不达标等因素也可能导致大桥抖动。如桥梁结构刚度不足、焊缝质量差等。
三、如何避免和减少大桥抖动
1.优化桥梁设计：合理设计桥梁结构，提高其刚度和稳定性，降低桥梁抖动的可能性。
2.严格施工质量：确保桥梁施工质量，提高焊缝质量，加强桥梁结构 第 2 页 共 2 页 的维护与检修。
3.风振控制：通过风洞实验等手段，研究桥梁在不同风力下的振动特性，采取相应的风振控制措施，如设置风屏障等。
4.限制行车荷载：通过交通管理措施，限制超载车辆上桥，降低行车荷载对桥梁抖动的影响。
四、结论：大桥抖动的科学性及其重要性
大桥抖动现象的科学解释有助于我们更好地认识到桥梁结构的安全性和稳定性。通过对抖动原因的分析，可以采取相应的措施减少大桥抖动，提高桥梁的安全性。
浅议缆索体系桥梁结构风致响应的控制措施
第２６卷第２４期 ２０１０年ｌ２月 甘肃科技 Ｇａｎｓｕ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏ１ Ｚ．２６ Ｎｏ．２４ Ｄｅｃ．２Ｏ１０ 浅议缆索体系桥梁结构风致响应的控制措施 陈剑，杨星波 （西安市市政设施管理局，陕西西安７１００１６） 摘要：随着大跨度桥梁近年来的发展，缆索形式的桥梁结构亦大量出现，但是此类结构对风的敏感性较高。总结 了各类桥梁风致振动的控制措施，对如何有效地提高结构的抗风性能进行了论述，以供相关工程人员参考。 关键词：桥梁；抗风；风致振动；控制措施 中图分类号：Ｕ４４１ 随着我国经济的迅猛发展和人民生活水平的提 高，迫切需要大力发展交通建设以满足越来越高的 交通量要求，近年来国家加大了对交通基础设施的 投入。根据国家和各地区对交通运输网建设的规 划，跨越江海的大跨度桥梁数量也逐渐增多，以悬索 桥、斜拉桥作为代表的缆索结构桥梁更推动了大跨 度桥梁的发展。 然而此类大跨度缆索结构桥梁由于具有轻柔的 特点，随着跨径的不断增大，桥梁的长细化使其刚度 和阻尼不断下降，特别是在主梁还没有连接成整体 的施工阶段，主梁的弯曲和扭转刚度比成桥状态下 小得多ｕ Ｊ。这些因素使得桥梁结构对风的敏感性 不断增加，桥梁结构的风致振动成为大跨度桥梁设 计不可忽略的控制因素之一。 因此，如何采取有效的措施来抑制大跨度桥梁 结构的振动响应是广大工程师与科研工作者所面临 的现实问题，确保桥梁结构在长期服役下的安全性、 适用性及其耐久性亦具有重要的研究意义。 １ 风致振动控制措施的发展现状 风荷载可能使桥梁结构的整体或局部产生损 坏，加之桥梁受到风荷载的作用相比起地震荷载而 言更加频繁，使得大跨度桥梁的抗风问题日益突出。 自１９４０年美国旧Ｔａｃｏｍａ桥因风致振动失稳破坏倒 塌以来，利用控制措施改善桥梁气动稳定性的研究 己引起极大的关注 】。通过对大跨度桥梁的抗风 问题进行理论研究，采取有效的措施减小桥梁在施 工和成桥状态下的风致振动，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。 振动控制最早应用于２０世纪初的机械行业，而 后在航空、航天、运输等领域得到较为广泛的应用， 但在土木工程中的应用则相对较晚。自１９７２年美 籍华裔科学家姚治平首次在土木工程界中提出结构 控制的概念以来，经过３０多年的研究，各国的研究 工作者已在结构振动控制的理论、试验和应用等方 面做了大量工作，理论与技术日趋成熟，其中，美日 两国的研究工作居于世界领先地位 。 我国的结构控制研究是从２０世纪８Ｏ年代开始 的，虽起步较晚，但己经在土木工程界得到了较为广 泛的重视，现在已对各种控制手段、控制机构进行了 大量的理论和实验研究，并且获得了一些成果用于 工程实践。 ２风致振动控制措施的分类 随着桥梁跨径的不断增大，结构更趋于轻柔，对 风的作用更加敏感。在桥梁结构风致作用中，最关 键的问题就是在设计风速下的抗风稳定性。目前， 桥梁抗风设计就是要避免颤振和驰振的发生，同时 尽量把抖振和涡激振动的振幅限制在允许范围内。 目前应用于桥梁结构上的风致振动控制措施多种多 样，大跨度桥梁风致振动控制的措施主要有空气动 力学措施、机械减振措施和结构措施三种Ｈ 。 ２．１空气动力学措施 由于造成桥梁风致振动的气动力（抖振力、自 激力和涡激力）都是空气绕过桥梁时与结构发生相 互作用而产生的，因此，由于气动力与结构外形有密 切的联系，通过改变截面的外形来增加或减少气动 力的大小是可行的。目前，人们已经总结出一些在 不改变桥梁结构与使用性能的前提下，适当改变桥 梁的外形布置或者附加一些导流装置的经验，通常 均能起到减轻桥梁风致振动的作用，这些措施就是 空气动力学措施。
大跨度桥梁的抗风措施研究
道路桥梁建 筑 技 术 开 发
·127·Roads and BridgesBuilding Technology Development第47卷第7期2020年4月
近几年来，我国已成为大跨度桥梁最多的国家之一。大跨度桥梁由于其跨度大、重量轻等特点，使结构刚度减小，对风更加敏感。对于大跨度桥梁而言，强烈的风致振动是失效破坏的主要形式。如1940年美国的塔科马大桥风毁事故，其原因是在18 m/s左右的风与结构的耦合作用；我国上海杨浦斜拉桥索套损坏，其原因是缆索的涡振耦合作用。这些大跨度桥梁的风毁事故引起了人们对桥梁抗风问题的重视和研究，尤其是随着桥梁跨径的不断增大，抗风稳定问题已经成为制约桥梁跨度进一步增大的关键问题。因此，风致振动成因和抗风措施的研究对大跨度桥梁的设计具有十分重要的意义。1 风对桥梁结构的影响风毁事故是自然界中发生最频繁的一种事故。桥梁与风的互相影响错综复杂，其作用机理受自然环境、自然地形、自然地貌影响，同时与风和结构体系的耦合作用和桥梁的动力特性有关。为此人们对风特性进行了大量研究，通过观测总结把风分解为周期长达十几min的平均风和周期只有几s的脉动风。1.1 风的静力作用风的静力作用是平均风对结构的作用。平均风的风速在一定时间长度内不随时间变化，而且其周期远大于桥梁结构的自振周期。1.2 风的动力作用对于大跨度桥梁而言，结构的柔性增大，刚度减小，风对大跨度桥梁的作用机理更加复杂。风对结构的动力效应（主要为脉动风影响），即桥梁结构的风致振动是一种复杂的流固耦合现象。该现象是多种多样的，主要有4种形式：涡振、颤振、抖振和驰振。桥梁结构的风致振动归纳如图1所示。桥梁结构风效应平均风（低频部分）脉动风（高频部分）自激振动强迫振动颤振（flutter）发散振动限幅振动驰振（galloping）抖振（buffeting）涡振（vortex shedding）静力作用刚度较大动力作用刚度较小图1 桥梁结构风效应［摘 要］目前，抗风问题已经成为决定大跨度桥梁结构安全性的控制因素。针对颤振、驰振、抖振和涡振这4种桥梁风致振动形式，分析了大跨度桥梁的风致振动情况，研究了此类问题的抗风措施。［关键词］桥梁抗风；颤振；驰振；抖振；涡振［中图分类号］TU 74；U 441 ［文献标志码］A ［文章编号］1001–523X（2020）07–0127–02Measures Study on Wind Resistance of Long-span BridgesWu Bin-feng，Guo Min，Qiao Xin-yu［Abstract］At present，wind resistance has become a controlling factor that determines the safety of long-span bridge structures.The wind-induced vibration of long-span bridges including flutter，galloping，buffeting and vortex have been analyzed and wind resistance measures for such issues have been studied in this paper.［Keywords］wind resistance of bridge；flutter；galloping；buffeting；vortex大跨度桥梁的抗风措施研究吴斌峰，郭 敏，乔新宇（中交第一公路勘察设计研究院，西安 710075）
跨海大桥抗风设计关键技术研究
跨海大桥抗风设计关键技术研究
在现代交通基础设施的建设中，跨海大桥作为连接陆地与岛屿、跨越海湾的重要工程，其建设不仅需要克服复杂的海洋环境和地质条件，还面临着严峻的风荷载挑战。强风作用可能导致桥梁结构的振动、疲劳甚至破坏，严重影响桥梁的安全性和使用性能。因此，跨海大桥的抗风设计成为了桥梁工程领域的关键技术之一。
一、跨海大桥风环境特点
跨海大桥所处的海洋环境具有风速高、风向多变、风场复杂等特点。由于海面的粗糙度较小，风速通常比陆地上大，而且风的持续时间长。此外，海洋上的台风等极端天气现象频繁发生，其带来的瞬时风速极高，对桥梁结构的破坏力巨大。
同时，跨海大桥的跨度往往较大，使得桥梁结构在风作用下的响应更加显著。风在经过桥梁结构时，会产生分离、漩涡脱落等现象，导致结构表面的压力分布不均匀，进一步增加了风荷载的复杂性。
二、抗风设计中的风洞试验
风洞试验是跨海大桥抗风设计中不可或缺的重要手段。通过在风洞中模拟实际的风场环境，对桥梁模型进行测试，可以获取桥梁结构在不同风速和风向条件下的气动力特性、振动响应等关键数据。 在风洞试验中，模型的制作精度和相似性对于试验结果的准确性至关重要。模型需要按照一定的缩尺比例制作，同时要考虑结构的几何形状、材料特性等因素的相似性。试验时，通过测量模型表面的风压、风速以及结构的位移、加速度等参数，分析桥梁结构的抗风性能。
此外，风洞试验还可以用于优化桥梁的外形设计，如主梁的截面形状、桥墩的布置等，以减小风荷载对结构的不利影响。
三、桥梁结构体系的抗风优化
合理的桥梁结构体系对于提高抗风性能具有重要意义。在跨海大桥的设计中，常见的结构体系包括斜拉桥、悬索桥和梁桥等。
斜拉桥通过斜拉索将主梁的荷载传递到桥塔上，其结构具有较好的刚度和抗风性能。在抗风设计中，可以通过优化斜拉索的布置和张力，提高桥梁的整体稳定性。
悬索桥则依靠主缆和吊索来支撑主梁，其柔性较大，对风的敏感性较高。因此，在设计中需要特别关注主缆和吊索的振动控制，以及主梁的抗风稳定性。
大桥风振事故原理分析以及有效防范措施举例
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大桥风振事故原理分析以及有效防范措施举例
作者：赵洁茹 蔡川东
来源：《建材发展导向》2014年第01期
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. 龙源期刊网
小议斜拉索风致振动以及减振措施
小议斜拉索风致振动以及减振措施
何训华1 高 飞2
（1 西南交大土木设计有限公司广州根公司 广州 510610）
（2 南昌市公路勘察设计院 南昌 330077）
摘 要：本文介绍了斜拉索风致振动的基本原因和类型、部分减振原理和特点。
关键词：桥梁工程；风振控制；涡激共振；抖振；参数振动；弛振；尾流弛振；风 - 雨振；
0 前 言
随着现代桥跨结构朝着高大、轻柔、低阻尼趋势发展，发展超长、大跨径柔性桥梁是国际上的一种趋势，因此国内外近几年修建的斜拉桥跨度日渐增大，拉索也日渐长大，密索体系斜拉桥已经成为倾向。众所周知，拉索是斜拉桥的极其重要组成部分，桥跨结构的恒载与活载大部分通过拉索传递到塔柱。但是由于拉索质量小、柔度大、自身阻尼小，在风的激励下会发生多种类型的强烈振动，从而影响到桥跨结构的安全；因此如何将拉索的风振控制在安全范围受到桥梁结构工程师们的广泛关注。
1 斜拉索振动的基本原因以及类型
由于斜拉索的结构阻尼很小，而结构阻尼对气动力稳定性至关重要，所以拉索本身就难以稳定。在不同的外因条件下拉索将发生不同频率和振幅的“索振”，而且发振频度和振幅随着外因的改变而变化。虽然引起拉索振动的原因很多，但其主要原因是风，即索振基本为风激振动。
从斜拉索的振动类型来看一般有以下几种：
1.1经典涡激共振（Vortex-induced
resonance）
当稳定的层流风吹过拉索时气流绕过断面分离而产生周期性交替的漩涡脱落从而形成涡漩尾迹（又称卡门涡街），由于涡脱频率是和风速成正比，当其频率与拉索的自振频率一致时，将发生涡激共振。涡激共振是斜拉索最为常见的一种低风速下的风致振动；属于低风速下的强迫振动，对结构来说一般发生在Vcr=3m／s-10m／s范围内（即3-5级蒲福风力）。但是涡激能量输入有限，不会产生大幅度的拉索振动（Amax≤0.5D），值得注意的是:涡振发振频度很高，易造成拉索的疲劳损伤。