从不同的角度分析风对桥梁的若干影响.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流从不同的角度分析风对桥梁的若干影响.精品文档.从不同的角度分析风对桥梁的若干影响 期刊门户-中国期刊网2008-10-29来源:中小企业管理与科技供稿文/梁炳新导读风对桥梁的受力作用是一个十分复杂的现象,它受到风的特性、结构的动力特性和风与结构的相互作用三个方面的制约。本文主要讲述了风对桥梁的静力作用及动力作用,其中详细分析了风对桥梁的动力作用。摘要:风对桥梁的受力作用是一个十分复杂的现象,它受到风的特性、结构的动力特性和风与结构的相互作用三个方面的制约。本文主要讲述了风对桥梁的静力作用及动力作用,其中详细分析了风对桥梁的动力作用。同时,对大
2、跨度桥梁的风致效应估算与评价以及制振对策进行了探讨。最后给出了风对桥梁作用的研究中需要进一步探讨的几个问题。 关键词:风工程 桥梁 影响 随着交通运输业的发展,大跨度桥梁(斜拉桥和悬索桥)以成为当今桥梁建设中的主流,自80年代以来,大跨度桥梁建设得到了迅速发展。经调查发现,自1918年起至少已有11座悬索桥遭到风毁。其中一个典型的事故是1940年美国塔科马悬索桥在19/m的8级大风下因扭转而发散振动而坍塌。塔科马悬索桥的事故引起了桥梁工程界的震惊,也促进了风对桥梁作用的研究。近年来,国内外大跨度斜拉桥梁在下雨时发生剧烈的“雨振”以及并列布置的斜拉索发生剧烈的尾流驰振的报道也越来越多。所有这些现
3、象抖表明,风对桥梁的作用尤其时风对大跨度桥梁的动力作用是桥梁中不容轻视的重要问题。 一、风静力对桥梁结构的影响 当结构刚度较大因而几乎不振动,或结构虽有轻微振动但不显著影响气流经过桥梁的绕流形态,因而不影响气流对桥梁的作用力,此时风对桥梁的作用可以近似看作为一种静力荷载。桥梁载静力荷载作用下有可能发生强度、刚度和稳定性问题。如现行桥梁规程中所规定的那样,主要考虑桥梁在侧向风荷载作用下的应力和变形,另外对于升力较大的情况,也需要考虑竖向升力对结构的作用。对于柔性较大的特大跨度桥梁,则还需要考虑侧向风荷载作用下主梁整体的横向屈曲,其发生机制类似于桥梁的侧向整体失稳问题以及在静力扭转力矩作用下主梁扭
4、转引起的附加转角所产生的气动力矩增量超过结构抗力矩时出现的扭转失稳现象。 在考虑风对桥梁的静稳定性影响时,扭转发散是桥梁静稳定问题中最典型的一种。用线性理论方法研究桥梁的扭转发散时,认为桥梁扭转发散临界风速远高于桥梁颤振临界风速;但是随着桥梁跨度超出1000m以后,非线性效应逐渐增大,日本东京大学和同济大学在全桥模型风洞试验中都在颤振发生前观察到扭转发散现象,这也是在大跨度桥梁的设计中应该注意到的一个问题。 二、风动力对桥梁结构的影响 大跨度桥梁,尤其是对风较为敏感的大跨度悬索桥和斜拉桥,除需要考虑静风荷载的作用之外,更主要考虑风对结构的动力作用。其中对桥梁的动稳定性研究尤为重要。颤振和抖振是
5、桥梁最主要的两种动稳定性问题。 1、颤振 颤振是桥梁结构在气动力、弹性力和惯性力的耦合作用下产生的一种发散振动,是在一定的临界风速下结构振动振幅急剧增加而会导致结构毁坏的一种发散振动。发散振动是一种空气动力失衡现象,它主要是因为结构的运动(振动)影响了气流经过桥梁时的绕流状态,因而影响了气动力,从而产生一种所谓自激力,结构在自激力作用下振幅越来越大最后导致动力失稳。由于这种振动一经发生就会导致结构的整体破坏,因而在抗风设计中,要求发生颤振的临界风速大于主梁的设计风速并留有一定的安全余量。 颤振可以分为两类,一是扭转颤振,美国塔科马悬索桥即是因其主梁为流线性型较差的钝体而发生这类发散振动而毁坏的
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