桥梁振动控制技术与检测养护技术进展

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桥梁振动控制技术与检测养护技术进展

作者：王春明

来源：《城市建设理论研究》2013年第11期

中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号：

随着桥梁结构跨度的不断增大和新型材料的大规模应用，桥梁结构的振动问题也越来越突出，引起了工程界和研究者的重视。我们知道，在车辆动荷载和个别情况下的人群动荷载，风力和地震地面运动作用下，桥梁结构产生的振动，会增大按静力计算的内力和加速度可能引起结构局部疲劳损伤，或会形成影响桥上行车的舒适和安全的振动变形。对于作为交通枢纽及生命线工程的桥梁结构, 振动问题不仅关系到其正常安全运营, 而且关系到震后救援工作能否顺利开展。因此，我们有必要对桥梁振动进行研究，并在设计中对桥梁振动进行控制。

桥梁振动

桥梁结构的振动根据振动的原因可以主要分为三大类,：风振、地震以及车-桥耦合振动。一般来说，地震是一种罕遇的、破坏性极大的地面振动形式, 但是一旦发生，就可能造成桥梁结构的极大破坏，大跨度、特大跨度桥梁震害不甚突出, 中小跨度桥梁震害类型较多且破坏严重。风致振动是一种常遇的、不一定造成桥梁破坏的振动形式, 一般仅发生在大跨度柔性桥梁如悬索桥、斜拉桥中。对于车-桥耦合振动目前尚不十分突出, 主要发生在高速、准高速铁路的大跨度桥梁中, 一般不会造成结构破坏，但是对行车的舒适性有很大的影响。各种桥梁振动所产生的震(振) 害可分述如下：

1.1 桥梁结构风振振害

桥梁结构风致振动可分为两大类: 一类为发散性振动, 包括经典耦合颤振、分离扭转振动和驰振; 另一类为限幅振动, 包括涡激振和抖振两种。发散性振动有造成桥梁空气动力失稳而风毁的危险( Tacoma 海峡桥即为一例) , 因而必须避免, 目前主要通过风洞试验从截面选型、风嘴设计、导流板设置等方面入手。风振的主要振害有:

(1) 抖振和涡激振是一种频度大、在低风速下发生的有限振动, 往往会造成桥梁构件的疲劳损伤或局部破坏; 也可能危及行车安全或造成司乘人员的不适”此外, 施工阶段过大的振动会造成施工质量无法保证或停工。

(2) 驰振是一种发生在单自由度弯曲振动体系横风向的发散振动, 主要表现在索结构桥梁的索塔、斜拉索中。对于索塔, 由于其高度大、施工工况多, 其动力特性又在不断地变化, 驰振抑制主要在施工阶段。对于拉索, 驰振形式有二, 其一为雨振(rain vibration) , 即拉索在雨天会发生比晴天更大的风致振动; 其二为尾流驰振, 即背风拉索会比迎风拉索发生更大的振动。这两种拉索驰振机理还有待进一步研究。