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虎门大桥风速分析,虎门大桥风振分析

关键词:虎门大桥 来源:神速兔游记 发布时间:2023-02-01 15:50:51

虎门大桥

1先说两个论断

与一半以上的剖析一致:

是VortexResonance引起的。

但与一半以上的剖析不同的是,根据计算:

涡激共振幅值超《公路桥梁抗风设计标准JTG/T3360》-01-2018”允许范围,说明1999年完成查收的虎门大桥涡激共振审查不满足现行标准。当然,那时的设计不应当按照现在的标准来计算,但必须重新审视因振幅过大可能对桥梁自身造成的结构损坏,才能再次使用。同时,桥梁的基本气动外观、伴随的气动运动或阻尼运动必须得到改进,才能再次使用。

当风穿过该结构时,形成漩涡下落产生卡门涡街。当旋涡落下的频度接近或等于结构或构件的固有振动频度时,结构或构件的一部分在旋涡诱导力的作用下产生共振情况。

2计算流程

输入条件1:

虎门大桥主索主跨=888m,主索标高=85m;桥梁加劲梁箱梁宽=35.6m,桥中心梁高3.012m,加上1m水马,=4.012m。

输入条件二:

虎门大桥海拔0米,此时温度30度(空气密度=1.25kg/m3,空气动力粘度=1.8594×10-5Ns/㎡),无连续风向,风速=8m/s。

卡门涡街公式:

将上述数据代入公式,可计算出涡街的频度=0.39Hz(赫兹)。

再看新闻视频,18秒上下震动7次,所以这次震动的频度是0.39赫兹(赫兹)。两个频度一样,验证了涡激共振的事实。

及振幅允许值

桥梁对称竖向弯曲基频

将之上数据带入公式,及允许值可计算出振幅值A=0.32m,从视频观查振幅应在1m之上,大于允许振幅。因为虎门大桥的基本气动外观不能转变。

因此,要想恢复通行,只能经过增多气动或阻尼举措来降低涡激共振的振幅。

气动作用:带有导流板、阻尼器、风嘴、导流板、中央平稳板、气动翼、截面开槽、气动格栅、导风翅片等,改良截面气动流线。

阻尼举措:多调谐阻尼器或不可调阻尼器(粘性剪切、油阻尼),世界多选择TMD(TunedMassDamper)涡激共振。连结沪苏的崇启大桥于2011年底通车,在施工期间发生涡激共振后,实行了TMD安装,有效地克止了涡激共振。

虎门大桥详细选择哪种方式,还有待论证剖析。

这座桥自20年前建成以来,现行的设计和施工标准发生了非常大的变化。这一次震动没有导致伤害,实际上是个机会。根据新的抗风设计和施工对桥梁本身进行新的检查和加固桥梁是件好事。

3桥梁的抗风设计

新闻将虎门大桥的震动与因震动而受损的塔科马海峡大桥(TacomaNarrowsbridge)进行了比较1940年在美国。实际上二者的振动机制还是有点区别的。

塔科马海峡悬索桥的损坏是由颤振(Flutter)引起的。它的振动是发散的,不断吸收气流反应的能量,振幅不断加大,造成不稳定。.

我们来瞧一瞧桥梁抗风设计中须要考虑的几种振动情况。

撇开静力效应和静风效应,我们来比较一下几种动力效应.

疾驰尾流的典型活动轨迹是悬索桥毗邻两个吊杆刺激下游杆(索)产生的尾流,下游杆(索)的振幅会自动暴涨直到椭圆极限环。虎门大桥不是椭圆形活动,因此不是疾驰。

抖振的时域和频域剖析办法计算示意图,能发现抖振回应与风力的相对关系。活动轨迹应当是不规则的。颤抖着,因此没有喋喋不休。

说个题外话

卡门涡街的发现者西奥多·冯·卡门是匈牙利犹太人,也是二十世纪最伟大的航天工程师。他在加州理工学院的试验室之后成为国家航空航天喷气试验室(NASAJPL)。高晓松的祖母陆世佳,中国知名流体能科学家(北航奠基者))是他的妹妹。钱伟昌和钱学森都是冯·卡门的直接学生。

感谢姜老师和杜老师在大学开设的《水力学》和《公路与桥梁工程》两门课程。