抗风抗震考试必备.doc

1震级:一次地震释放能量大小的度量。烈度：地震对地表及工程结构影响的强弱程度2桥梁抗震设防的合理安全度原则寻找经济与安全之间的合理平衡，既要使震前用于抗震设防的经济投入不超过当前的经济能力，又要使地震中经过抗震设计的桥梁的破坏程度限制在人们可以承受的范围内。确定桥梁工程的抗震设防标准时，一般应考虑以下三方面因素： 根据桥梁的重要性程度确定该结构的设计基准期； 地震破坏后，桥梁结构功能丧失可能引起次生灾害的损失； 建设单位所能承担抗震防灾的最大经济能力。3结构地震振动方程：4地震力理论也称地震作用理论，研究地震时地面运动对结构物产生的动态效果。地震力研究：1确定性地震力理论（以地震运动为确定运动）2概率性地震理论（以地震运动为随机运动）5桥梁抗震设计的任务，是选择合理的结构形式，并为结构提供较强的抗震能力，具体包括以下三个方面： 正确选择能够有效地抵抗地震作用的结构形式； 合理地分配结构的刚度、质量和阻尼等动力参数，以便最大限度地利用构件和材料的承载和变形能力； 正确估计地震可能对结构造成的破坏，以便通过结构、构造和其它抗震措施，使损失控制在限定的范围内。6桥梁抗震概念设计阶段的主要任务是选择良好的抗震结构体系，从抗震的角度来看，理想的桥梁结构体系布置应是：从几何线形上看：是直桥，而且各墩高度相差不大。弯桥或斜桥会使地震反应复杂化，而墩高不等则导致桥墩刚度不等，从而造成地震惯性力的分配不均匀，对整体结构的抗震不利。从结构布局上看：上部结构是连续的，伸缩缝尽可能少；桥梁保持小跨径；在多个桥墩上布置弹性支座；各个桥墩的强度和刚度在各个方向都相同；基础是建造在坚硬的场地上。要求上部结构是连续的，并尽可能少用伸缩缝，主要是为了避免出现落梁。象简支梁以及使用挂梁的桥梁，相对容易落梁，在地震区使用时应考虑采用防止落梁的构造和装置。要求桥梁保持小跨径，主要是希望桥墩承受的轴压水平较低，从而可以获得更佳的延性。要求弹性支座布置在多个桥墩上，目的是为了把地震力分散到更多的桥墩。7延性：材料、构件或结构的延性，通常定义为在初始强度没有明显退化情况下的非弹性变形能力。延性指标：（1）曲率延性系数：钢筋混凝土延性构件的非弹性变形能力，来自塑性铰区截面的塑性转动能力，因此可以采用截面的曲率延性系数来反映。曲率延性系数定义为截面的极限曲率与屈服曲率之比，即：式中， y和u分别表示塑性铰区截面的屈服曲率和极限曲率。（2）位移延性系数：钢筋混凝土构件的位移延性系数定义为构件的极限位移与屈服位移之比，即：式中， y和u分别表示延性构件的屈服位移和极限位移。8延性对桥梁抗震的意义：(1) 从变形的角度：从变形的角度看，地震造成结构损坏的原因，在于它激起的变形超出了结构的弹性极限变形；同样，地震造成结构倒塌的原因，在于它激起的反复的弹塑性变形循环，超出了结构的滞回延性。通过设计，使结构具有能够适应大地震激起的反复的弹塑性变形循环的滞回延性，则结构在遭遇设计预期的大地震时，尽管可能严重损坏，但结构抗震设防的最低目标免于倒塌破坏却始终能得到保证。这种思想即为延性抗震设计的基本思想。(2)从能量的角度：从能量的观点看，结构延性抗震设计的基本原理，是将结构部分构件设计成具有较好的滞回延性，在预期的地震动作用下，通过延性构件发生的反复弹塑性变形循环耗散掉大量的地震输入能量，从而保证结构的抗震安全。9减隔震技术的工作机理有三条： 采用柔性支承延长结构周期，减小结构地震反应； 采用阻尼器式能量耗散元件，限制结构位移； 保证结构在正常使用荷载作用下具有足够的刚度。10减震是利用特制的减震构件或装置，使之在强震时率先进入塑性区，产生大阻尼，大量消耗进入结构体系的能量，隔振则是利用隔震体系设法阻止地震能量进入主体结构 11减隔震技术与延性抗震设计的比较：从抗震原理上看，减隔震技术与延性抗震设计是类似的。两者都是通过延长周期以避开地震能量集中的周期范围，并且增大阻尼以耗散能量来达到减小地震反应的目的。但在具体实施的方法上，却有很大的不同。主要表现在以下两个方面： 延性抗震设计允许很大的地震能量从地面传递到结构的重要构件上，设计考虑的是如何为结构提供抵抗地震的能力。减隔震技术的基本目的就是要大大减小传递到结构重要构件上的地震能量，而将这一地震能量转移到减隔震装置上。 延性抗震设计要求选定结构构件的特定部位（如梁桥桥墩墩底）屈服，并形成塑性铰以降低刚度延长周期，同时利用塑性铰的滞回特性提供耗能能力（相当于增大阻尼）。因此，结构构件的损伤是不可避免的，震后的修复工作比较麻烦。减隔震技术通过设置减隔震装置来延长周期，并增大阻尼以耗散能量。因此，可以避免结构构件的损伤，而减隔震装置发生损伤时，替换比较简单。12风效应研究内容：风环境，风荷载，结构响应。13桥梁风致振动的减震措施(1)空气动力学措施：引起桥梁振动的风荷载的性质与桥梁结构的外形有非常密切的关系。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，往往可以减轻桥梁的风致振动。常见的行之有效的措施主要有： 加装风嘴、导流板、稳定板等。其作用是使主梁断面接近流线型，避免或推迟漩涡脱落的发生，增大主梁竖向振动的空气阻尼。近年还有人研究将导流板做成可变结构，通过主动控制手段来提高减振效果。 对主梁附属装置如人行道、栏杆、防撞栏杆、检修车轨道等的位置和形状作适当调整，以改善主梁的空气动力学特性。 在斜拉索的表面制造凹痕或者螺旋线，可以减轻拉索风雨振的程度。(2)机械减振措施阻尼器，如TMD。14粘性：施加于物体的应力和由此产生的变形速率以一定关系联系起来的一种宏观属性15流体运动的速度分解和运动分类： 以运动形式为标准 对流体的任一速度场，运用场论理论总可以将流体微团的速度分解为平动、转动与变形三部分之和。 描述平动的特征量是平动速度；描述转动的特征量是速度场的旋度，又称为涡旋矢量；描述变形的特征量是变形速度张量。 如果在整个流场中处处旋度都为零，则此运动称为无旋运动，反之称为有旋运动。 以时间为标准 流场与时间无关而始终不变的称为定常运动，反之称为不定常运动。定常流动又称为层流或平滑流；非定常运动又称为湍流或紊流。 以空间为标准 流场只依赖于一个空间坐标的称为一维运动或一维流场；依赖于两个空间坐标的称为二维运动；依赖于三个空间坐标的是三维运动。16边界层：空气和水的粘性很小，在一般流动中可以忽略。但是在靠近物体表面处，粘性是不可忽略的，物体表面附近的这一层流场就称为边界层。17空气动力学与气动弹性力学：如果在考察气流对物体的作用时，物体本身的变形和振动可以忽略，即物体可假定为固定在气流中的刚体，建立在这一假定上的理论称为空气动力学（Aerodynamics）。（刚体）如果考察气流对物体作用时物体本身的变形和振动不可忽略，即物体必须看作是气流中的弹性体，则有关研究就属于气动弹性力学（aeroelasticity）的范畴了。（物体与流体之间的相互影响和作用）18影响自然风的重要因素： 大气的吸热性能； 大气的压强与温度分布；3气压的水平梯度力；地球表面对大气的摩擦力，边界层效应19自然风的分类：； 热带气旋，台风（飓风）； 季风；地方性风20风的基本特征：平均风速，紊流强度，紊流尺度。平均风速的高度变化;风剖面。最大风速：平坦地面以上10m高度处10分钟平均风速最大值(年,月或日最大)21风致静力失稳模式：（1）扭转发散：:缆索承重大跨桥梁（悬索、单索面斜拉），扭转发散的力学计算特点是要充分考虑结构的几何非线性与外荷载非线性，材料非线性通常可忽略。（2）侧向屈曲失稳：:大跨度拱桥的主拱，侧向屈曲失稳的力学计算特点是要充分考虑结构的几何与材料非线性，而外荷载非线性表现不强，即静风荷载的变形依赖性不强。22气动弹性现象（气流力与结构相互作用） 气流中的弹性体自身身发生变形或振动； 改变气体的边界条件； 引起气流力的变化； 使弹性体产生新的变形或振动。气动弹性不稳定： 气流中的结构在某种力的作用下挠曲振动； 初始挠曲又相继引起一系列具有振荡或发散特点的挠曲； 一切气动弹性不稳定现象都必含有因物体运动而作用在物体上的气动力自激力(Self-excited forces)； 两种最主要的桥梁结构气动弹性不稳定现象驰振(Galloping)与颤振(Flutter)23自激力(Self-excited forces)：一切气动弹性不稳定现象都必含有因物体运动而作用在物体上的气动力24驰振 细长物体因气流自激作用产生的一种纯弯曲大幅振动； 理论上是发散的，即不稳定的； 最先发现于结冰的输电线； 对桥梁结构而言，塔柱、吊杆与拉索有可能出现驰振现象颤振 最先发现于薄的机翼细长物体； 扭转发散振动或弯扭复合的发散振动； 较宽的桥面扭转效应显著，应保证颤振稳定性25颤振临界风速与临界状态: 通常情况下，在低风速时，结构处于空气稳定状态，随着风速的增大，颤振导数的变化会逐渐改变气动自激力与振动状态之间的相位差，气流也就从耗散结构能量转变为向结构输送能量，至一定风速后结构状态就转变为动力不稳定状态，颤振也就发生了。由稳定状态转变为不稳定状态的对应风速就称为颤振临界风速。26抖振现象 结构物自身尾流引起的抖振; 其他结构物特征紊流引起的抖振; 自然风中的脉动成份引起的抖振 桥梁结构在随机风荷载作用下的响应计算 频域法; 时域法27涡激力:当钝体截面受到均匀流的作用时，截面背后的周期性漩涡脱落将产生周期变化的作用力。28涡激共振是一种带有自激性质的强迫振动 是一种较低风速下发生的有限振幅振动； 只在某一风速区间内发生； 最大振幅对阻尼有很大的依赖性； 涡激响应对断面形状的微小变化很敏感； 涡激振动可以激起弯曲振动，也可以激起扭转振动29主梁断面气动性能优化(减抗措施) 结构措施（改变刚度、质量）； 气动措施（平板隔流、增加风嘴、增设导流板以及调整检修轨道等辅助设施位置）； 阻尼措施（TMD或TLD）30拉索振动的类型： 风致振动 涡激共振、尾流驰振、驰振、风雨激振； 非风致振动 参数振动、内共振31控制拉索振动的三种措施： 空气动力学措施（改变拉索表面形状）； 结构措施（辅助索）； 机械减振措施（阻尼器）32颤振 在非定常空气动力作用下，所发生的自激发散振动。