理论教育 风对桥梁的作用及大跨度铁路悬索桥设计

风对桥梁的作用及大跨度铁路悬索桥设计

时间:2023-10-10 理论教育 版权反馈
【摘要】:桥梁风致振动的主要问题是颤振、涡激共振和抖振。在大跨度桥梁设计中,必须确保其颤振临界风速高于颤振检验风速,以避免灾难性的颤振失稳现象发生。必须确保涡激共振和抖振振幅控制在一定范围内,以保证桥梁施工安全和成桥后行人及行车舒适度,减少桥梁构件疲劳损伤。后经专家们研究得出塔科玛海峡桥毁于卡门涡街引发的负阻尼驱动的分离流扭转颤振。表7-1有历史记载的风毁桥梁(续表)图7-1美国塔科玛海峡桥风毁图片

风对桥梁的作用及大跨度铁路悬索桥设计

桥梁风致振动的主要问题是颤振、涡激共振和抖振。在大跨度桥梁设计中,必须确保其颤振临界风速高于颤振检验风速,以避免灾难性的颤振失稳现象发生。必须确保涡激共振和抖振振幅控制在一定范围内,以保证桥梁施工安全和成桥后行人及行车舒适度,减少桥梁构件疲劳损伤。因此对于大跨度桥梁设计,需要运用数值计算方法和风洞试验进行方案比选和气动优化设计,找到具有最佳气动性能的桥梁设计方案,确保大桥抗风安全。

历史记载的风毁桥梁见表7-1[1],最著名的是美国塔科玛海峡桥风毁事件。1940年11月7日,美国华盛顿建成才4个月的主跨853 m(当时世界第二大跨度)的塔科玛海峡桥在不到20 m/s的风速下发生强烈的风致振动,主梁在经历了70 min不断增大的反对称扭转振动,当主梁的1/4点达到45°扭转角时吊索被逐根拉断,并最终导致桥面折断坠落到峡谷中(图7-1)。由华盛顿大学工程学Farquharson教授牵头,著名桥梁工程师O.H.Ammann和著名流体力学家T.Von Kaman参加的委员会进行调查和分析,从此开启了桥梁抗风研究的新时期。后经专家们研究得出塔科玛海峡桥毁于卡门涡街引发的负阻尼驱动的分离流扭转颤振。

表7-1 有历史记载的风毁桥梁

(续表)(www.daowen.com)

图7-1 美国塔科玛海峡桥风毁图片

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