桥梁风致响应PPT课件

1、桥梁抗风设计,第二讲,主讲教师：杨詠昕 博士副研究员,桥梁风致响应,.,2,2、静风响应,1、桥梁风效应,3、风振响应,4、结构动力特性,5、气动力模型,.,3,1. 桥梁风效应,桥梁结构风效应分类,.,4,1. 桥梁风效应（续）,风荷载及桥梁风效应,.,5,顺风向荷载(along-wind load) 阻力(drag force),2. 静风响应,2.1 静风作用,横风向荷载(cross-wind load) 升力(lift force),扭矩荷载(torsional moment) 升力矩(pitching moment),2.2 静风响应,位移(2个线位移+1个角位移),结构(2个水平+

2、1扭转),桥梁(水平+竖向+扭转),风压(局部位置垂直于表面),结构为主,桥梁较少,反力(2个力+3个矩),桥梁主梁、塔底,结构基底,稳定(静风稳定性)桥梁扭转或侧向发散,.,6,Buffeting,Vortex shedding,Flutter or galloping,抖振,涡振,颤振或弛振,3. 风振响应,A,A,A,V,V,V,t,t,t,A,A,A,.,7,4.结构动力特性,4.1 结构计算模型,(1) 按施工阶段划分(缆索承重桥梁),桥塔自立状态、主梁拼梁状态、全桥成桥状态,(2) 按主梁离散划分,单梁式、双梁式、三梁式,(1) 按对称性划分对称和反对称,(2) 按特征值划分一阶、

3、二阶、,(3) 按振动特性划分侧向弯曲、竖向弯曲、扭转,4.2 结构振型分类,.,8,法国Normandie Bridge (L=856 m),侧弯：,竖弯：,扭转：,4.3 大跨度桥梁自振频率,.,9,日本Tatara Bridge (L=890 m),侧弯：,竖弯：,扭转：,4.3 大跨度桥梁自振频率（续）,.,10,香港Stonecutters Bridge (L=1018 m),侧弯：,竖弯：,扭转：,4.3 大跨度桥梁自振频率（续）,.,11,中国苏通长江大桥 (L=1088 m),侧弯：,竖弯：,扭转：,4.3 大跨度桥梁自振频率（续）,.,12,丹麦Great Belt Brid

4、ge (L=1624 m),侧弯：,竖弯：,扭转：,4.3 大跨度桥梁自振频率（续）,.,13,日本Akashi Kaikyo Bridge (L=1991 m),侧弯：,竖弯：,扭转：,4.3 大跨度桥梁自振频率（续）,.,14,意大利Messina Strait Bridge (L=3300 m),侧弯：,竖弯：,扭转：,4.3 大跨度桥梁自振频率（续）,.,15,中国悬索桥方案 (L=5,000 m),侧弯：,竖弯：,扭转：,4.3 大跨度桥梁自振频率（续）,.,16,4.4 结构阻尼(Structural damping ),4.5 单自由度系统(SDOF ),钢 桥:,结合梁桥:,混

5、凝土桥:,.,17,4.6 多自由度系统,.,18,5. 气动力模型,5.1 静力分量(Static Component), 升力系数，是的函数，取值与B有关, 阻力系数，是的函数，取值与B有关, 升力矩系数，是的函数，取值与B有关,.,19,5.1 静力分量(续),断面1,断面2,三分力系数1,三分力系数2,.,20,(1)准定常假定(Quasi-steady aerodynamics),5.2 自激力分量(Self-Excited Component),任意时刻气动力仅仅与该时刻结构的相应位置有关。,.,21,(1)准定常假定(续),.,22,(2)非定常假定(Unsteady aerodynamics),5.2 自激力分量(续),.,23,(2)非定常假定(续),.,24,(1) 定常假定,5.3 强迫力分量(Buffeting force),(2) 准定常假定,.,25,(3)频域表达式,5.3 强迫力分量(续),气动导纳,.,26,5.4 分量总和,主要问题: 1.每项分量的定