桥梁抗风与抗震基础4.pdf

涡激振动 本章主要内容 旋涡脱落及锁定现象  涡激振的计算方法  涡激振的制振措施 涡激振动 2 3 4 5 圆柱体的旋涡脱落 旋 涡 脱 落 与 雷 诺 数 的 关 系 6 涡激振动  风流经钝体结构时会在结构的两侧产生不对称的旋涡脱落，使结 构表面受到周期性的正负压力，在一定风速下结构所受合力的频 率与结构的自振频率一致，此时结构发生涡激共振。  涡激振动是简谐振动，其振动形式通常表现为竖向振动或扭转振 动。  结构振幅较大时，结构的运动对气体的绕流形态产生反馈作用， 使旋涡脱落频率在一定风速范围内和结构固有振动频率相等，即 涡激共振的“锁定”现象。锁定现象增加了结构发生涡振的机率， 增强了三维结构上的涡激力的相关性。 7 涡激振动 涡激振动是一种限幅振动，对结构的质量和阻尼较为 敏感,当结构质量和阻尼均较小时,涡激共振振幅可能很大。 涡激振动常发生在较低风速下，出现频度较高，易使 结构构件产生疲劳破坏、人感不适、危及行车安全。 8 Stronhal数及“锁定”现象 fd S t U 周期性涡激力将引起体系的涡激共振，结 构的振动对旋涡的脱落又产生一种反馈作用，使 旋涡脱落频率在一定的风速范围内被“俘获”， 即在该风速范围内物体的固有频率控制了涡脱的 频率，从而产生了一种“锁定”现象。在锁定区 内，涡脱频率不再服从Strouhal关系式，而是保 持固有频率值不变。在锁定区，物体振幅可达到 结构横风向尺寸的几分之一。 9 10 11 涡激振的特点  是一种较低风速区发生的有限振幅振动  只在某一风速区域内发生  最大振幅对阻尼有很大的依赖性  断面形状是涡激响应的敏感参数  涡激振动可以引起弯曲振动，也可以引起扭转振动  主梁、桥塔、斜拉索及吊杆均会发生涡振 12 涡激振动发振风速计算方法 实