桥梁结构的驰振现象及其控制

论文摘要

在过去的二十世纪,世界桥梁工程经历了前所未有的高速发展,进入二十一世纪,桥梁工程又跨入了跨海连岛工程的新时期。随着越来越多的大跨径悬索桥、斜拉桥的出现,桥梁正逐渐向大、柔、轻方向发展,因此风致振动对桥梁的影响也越来越显著,桥梁结构的抗风稳定性问题也越来越突出。驰振现象作为风致振动的重要内容,也愈加引起桥梁工程界的广泛重视.本文主要围绕桥梁结构的驰振现象及其控制展开研究,主要做了以下几个方面的工作：(1)在相关空气动力学理论的基础上对驰振的产生机理进行分析。从理论上阐述了驰振发生的关键因素：升力线斜率为负值。并就结构对驰振的响应与驰振振型进行了分析。(2)通过搜集整理大量关于桥梁以及其他建筑结构驰振方面的相关资料,分别从驰振现象、判别依据等方面详细介绍了桥梁结构各个构件可能发生的驰振。(3)针对桥塔结构驰振临界风速的计算介绍了两种计算方法,并通过具体实例及其风洞试验数据,分别对两个驰振临界风速公式计算结果进行比较,从而判断两种计算公式的优劣。(4)在介绍结构控制的概念及其分类的基础上,从气动控制、被动控制、主动控制、混合控制以及半主动控制等方面对桥梁结构风振控制措施进行了归纳总结。(5)分别从钢混结合梁桥、H型吊杆、斜拉桥拉索等方面对桥梁结构的驰振气动控制进行分析研究。(6)研究了桥塔的驰振稳定性控制,并介绍了一种新型的高耸结构抗风振阻尼器——陀螺抗振阻尼器。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 桥梁重大风毁事故回顾
• 1.1.2 桥梁抗风理论的发展
• 1.2 桥梁风致振动理论
• 1.2.1 风的静力作用
• 1.2.2 风的动力作用
• 1.3 桥梁结构抗风理论的研究现状
• 1.4 桥梁结构驰振技术的发展及研究现状
• 1.5 论文的主要工作
• 第二章 驰振现象及其理论
• 2.1 驰振现象
• 2.2 驰振稳定性分析
• 2.2.1 平移结构的驰振稳定性
• 2.2.2 扭转稳定性
• 2.2.3 结构对驰振的响应
• 2.2.4 结构的振型分析
• 第三章 桥梁结构构件上可能发生的驰振
• 3.1 桥塔的驰振稳定性
• 3.1.1 桥塔驰振临界计算公式
• 3.1.2 矩形横截面高耸结构的驰振分析
• 3.2 斜拉桥拉索的驰振稳定性
• 3.2.1 尾流驰振
• 3.2.2 风雨激振
• 3.3 悬索的驰振稳定性
• 3.3.1 弹性梁的振动方程
• 3.3.2 悬索的横风驰振现象
• 3.3.3 悬索驰振方程表达式
• 3.4 吊杆的驰振稳定性
• 3.4.1 大跨度拱桥H型吊杆的驰振稳定性
• 3.4.2 悬索桥吊杆的尾流驰振
• 3.5 梁的驰振稳定性
• 3.6 本章小结
• 第四章 桥塔驰振临界风速的讨论
• 4.1 抗风规范中驰振稳定性判据
• 4.2 桥塔结构驰振临界风速的改进
• 4.3 算例
• 4.3.1 鄂东长江公路大桥基本资料
• 4.3.2 桥塔风洞试验概况
• 4.3.3 计算
• 4.3.4 结论
• 4.4 本章小结
• 第五章 桥梁结构的驰振控制
• 5.1 结构控制的概念及分类
• 5.2 风振控制的措施
• 5.2.1 被动控制
• 5.2.2 主动控制
• 5.2.3 混合控制
• 5.2.4 半主动控制
• 5.2.5 气动控制
• 5.3 桥梁结构的驰振控制
• 5.3.1 钢混结合梁桥驰振控制措施
• 5.3.2 H型吊杆横风向驰振控制
• 5.3.3 拉索的风振控制
• 5.3.4 桥塔的驰振控制
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢