混凝土斜拉橋設(shè)計(jì)講義

第三章斜拉橋的計(jì)算

第一節(jié)概述

第二節(jié)斜拉橋索力調(diào)整理論第三節(jié)斜拉橋的平面分析

第一篇混凝土斜拉橋第一節(jié)概述斜拉橋的結(jié)構(gòu)計(jì)算理論比較復(fù)雜，其結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容大致包括靜力分析、穩(wěn)定性分析和動(dòng)力分析三大類，可以寫為：

整體分析

靜力分析

局部分析斜拉橋的分析穩(wěn)定性分析

抗震分析

動(dòng)力分析

抗風(fēng)分析第三章斜拉橋的計(jì)算

第三章斜拉橋的計(jì)算1．靜力方面特點(diǎn)對(duì)梁橋結(jié)構(gòu)：如果尺寸、材料、二期結(jié)構(gòu)自重確定以后，結(jié)構(gòu)重力引起的內(nèi)力隨之確定；對(duì)斜拉橋：首先確定合理的成橋狀態(tài)，其中最主要確定斜拉索初張力（大跨斜拉橋拉索初張力占整個(gè)索力80%以上）。

斜拉橋靜力分析分為三步：1）確定成橋的理想狀態(tài)，即確定成橋階段的索力、主梁內(nèi)力、位移和橋塔內(nèi)力。2）按照施工過程、方法和計(jì)算需要?jiǎng)澐质┕るA段。第三章斜拉橋的計(jì)算3）確定施工階段的理想狀態(tài)，經(jīng)過多次反復(fù)調(diào)試、計(jì)算，才可達(dá)到成橋階段的理想狀態(tài)。2．動(dòng)力方面斜拉橋扭轉(zhuǎn)和彎曲振型耦合在一起，動(dòng)力分析時(shí)宜采用空間計(jì)算模型。地震頻繁地區(qū)在初設(shè)階段就考慮地震作用。

第三章斜拉橋的計(jì)算第二節(jié)斜拉橋索力調(diào)整理論斜拉索的索力是可以調(diào)整的；拉索能主動(dòng)施加平衡外荷載的初張力，改變主梁受力條件；在作用效應(yīng)組合時(shí)，拉索對(duì)主梁提供彈性支承，主梁相當(dāng)于彈性支承連續(xù)梁。

第三章斜拉橋的計(jì)算斜拉橋在施工中結(jié)構(gòu)體系不斷轉(zhuǎn)換，確定拉索的初張力、體系完成后的二次張拉索力，達(dá)到設(shè)計(jì)理想狀態(tài)決非易事，為此要調(diào)索。調(diào)索方法主要有：剛性支承連續(xù)梁法、零位移法、倒拆和正裝法、無應(yīng)力狀態(tài)控制法、內(nèi)力平衡法等。第三章斜拉橋的計(jì)算一、剛性支承連續(xù)梁法原理：結(jié)構(gòu)在成橋狀態(tài)下，由重力產(chǎn)生的內(nèi)力和以拉索錨固點(diǎn)為主梁支點(diǎn)的剛性支承連續(xù)梁的內(nèi)力狀態(tài)一致。根據(jù)連續(xù)梁的支承反力確定斜拉索的初張力。

第三章斜拉橋的計(jì)算如果懸拼中采用一次張拉，則不可能達(dá)到剛性支承連續(xù)梁的彎矩分布，因?yàn)榭缰泻淆埗蔚膹澗嘏c一次張拉索力無關(guān)。跨中合龍段在二期結(jié)構(gòu)重力作用下將產(chǎn)生較大的正彎矩，為此需要進(jìn)行二次調(diào)索張拉。

二、零位移法通過索力調(diào)整，使成橋狀態(tài)下主梁和斜拉索交點(diǎn)的位移為零。對(duì)于采用滿堂支架一次落架的斜拉橋體系，零位移法計(jì)算結(jié)果與剛性支承連續(xù)梁法的結(jié)果基本一致。以上兩種方法適用于主跨和邊跨對(duì)稱或幾乎對(duì)稱的斜拉橋。第三章斜拉橋的計(jì)算三、倒拆和正裝裝法斜拉橋通過倒拆拆、正裝交替計(jì)計(jì)算，確定各施施工階段的安裝裝參數(shù)（計(jì)算施工時(shí)張張拉索力、施工工時(shí)梁段標(biāo)高）），使結(jié)構(gòu)逐步達(dá)達(dá)到預(yù)定的線形形和內(nèi)力狀態(tài)。。■倒拆法與正裝法法閉合的關(guān)鍵是砼砼收縮和徐變的的處理。砼的徐變與結(jié)結(jié)構(gòu)形成過程有有密切關(guān)系，倒拆法無法進(jìn)行行徐變計(jì)算?！鰹榱私鉀Q倒拆和和正裝計(jì)算徐變變迭代問題，第第一輪倒拆計(jì)算算，不計(jì)砼收縮縮和徐變；進(jìn)行行正裝計(jì)算，按按施工階段逐步步考慮砼收縮和和徐變的影響，，并將各施工階階段的收縮徐變變值存盤；■再次進(jìn)行倒拆計(jì)計(jì)算時(shí)，采用上上一輪正裝計(jì)算算階段的砼收縮縮和徐變值?！鋈绱朔磸?fù)，直到到正裝和倒拆的的計(jì)算結(jié)果收斂斂到容許的精度度。斜拉橋最終恒載載受力狀態(tài)與施施工過程密切相相關(guān)，根據(jù)施工工方案劃分施工工階段，確定各各施工階段單元總數(shù)和施工荷載。斜拉橋是分階段段施工，拉索也也是分批張拉，，每個(gè)施工階段段單元數(shù)目不同，結(jié)構(gòu)構(gòu)體系在不斷轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化。第三節(jié)斜拉橋橋的平面分析斜拉橋結(jié)構(gòu)分析析最有效方法是是有限元法（FiniteElementMethod）。有限元分析是建建立計(jì)算模型，，對(duì)整體結(jié)構(gòu)劃劃分單元和結(jié)點(diǎn)，形成結(jié)構(gòu)離散散圖，用合適的的單元模型進(jìn)行行模擬。在初設(shè)階段采用用平面桿系計(jì)算算，可以完成索索力調(diào)整和可變變荷載作用時(shí)的的內(nèi)力分析。第三章斜拉橋橋的計(jì)算1、結(jié)構(gòu)離散2、單元?jiǎng)偠染仃?、整體剛度矩陣4、約束處理及方程程求解桿系結(jié)構(gòu)靜力分分析的有限單元元法結(jié)構(gòu)離散工程上桿系結(jié)構(gòu)按各桿軸線及外外力作用線在空空間的位置分為為平面桿系和空間桿系結(jié)構(gòu)。桿系結(jié)構(gòu)可以由由桿單元、梁?jiǎn)卧M成。鋼結(jié)構(gòu)橋梁埃埃菲爾鐵塔桿系結(jié)構(gòu)結(jié)點(diǎn)載荷處理方方式(b)等效結(jié)點(diǎn)載荷處處理方式桿系結(jié)構(gòu)離散化化示意圖將桿件作為一個(gè)個(gè)單元，桿件與桿件相相連接的交點(diǎn)稱稱為結(jié)點(diǎn)。桿系結(jié)構(gòu)的離散散化的要點(diǎn)參考考如下：1.桿件的轉(zhuǎn)折點(diǎn)、、匯交點(diǎn)、自由由端、集中載荷荷作用點(diǎn)、支承承點(diǎn)以及沿桿長(zhǎng)長(zhǎng)截面突變處等等均可設(shè)置成結(jié)點(diǎn)。2.結(jié)構(gòu)中兩個(gè)結(jié)點(diǎn)點(diǎn)間的每一個(gè)等等截面直桿可以以設(shè)置為一個(gè)單元。坐標(biāo)系坐標(biāo)系示意圖需要建立一個(gè)對(duì)對(duì)每個(gè)單元都適適用的局部坐標(biāo)系和統(tǒng)一坐標(biāo)系，即結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系系或稱之為整體坐標(biāo)系。局部坐標(biāo)系下的的平面梁?jiǎn)卧膯卧獎(jiǎng)偠染仃囮?。單元的剛度矩陣陣平面桁架的單元?jiǎng)偠染仃囮嚍槠矫媪簡(jiǎn)卧膹膹木植孔鴺?biāo)系向整體坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣。建立整體剛度矩矩陣載荷向量示意圖圖整體剛度矩陣是是由在整體坐標(biāo)標(biāo)系下，矩陣按按照結(jié)點(diǎn)編號(hào)的的順序組成的行行和列的原則，，將全部單元?jiǎng)倓偠染仃嚁U(kuò)展成成n×n方陣后對(duì)號(hào)入座座疊加得到。約束處理及方程程求解建立結(jié)構(gòu)平衡方方程式時(shí)，并未考慮支支承條件（約束束），也就是說說，將原始結(jié)構(gòu)構(gòu)處理成一個(gè)自自由懸空的、存存在剛體位移的的幾何可變結(jié)構(gòu)構(gòu)。引入支承條件，即對(duì)結(jié)構(gòu)原始始平衡方程式做做約束處理。約束處理后的的方程稱為基本平衡方程，統(tǒng)一記為：計(jì)算示例設(shè)兩桿的桿長(zhǎng)和和截面尺寸相同同，桿件長(zhǎng)m。剛架受力簡(jiǎn)圖第三章斜拉橋橋的計(jì)算第三章斜拉橋橋的計(jì)算第三章斜拉橋橋的計(jì)算第三章斜拉橋橋的計(jì)算第三章斜拉橋橋的計(jì)算第三章斜拉橋橋的計(jì)算第三章斜拉橋橋的計(jì)算第三章斜拉橋橋的計(jì)算斜拉橋計(jì)算中的的若干問題處理理：1．拉索的模擬2．截面的處理和應(yīng)應(yīng)力計(jì)算3．預(yù)應(yīng)力鋼束的處處理4.溫度次內(nèi)力計(jì)算算5.徐變次內(nèi)力計(jì)算算1．拉索的模擬只需將單元抗彎彎慣矩取小。如如果需考慮索單單元的非線性，，在計(jì)算中采用用Ernst公式計(jì)入纜索垂垂度的影響。第三章斜拉橋橋的計(jì)算2．截面的處理和和應(yīng)力計(jì)算對(duì)于箱形主梁，，程序?qū)⒏鞣N不不同的構(gòu)件截面面等效為工字型型截面。主梁剪力滯后效效應(yīng)較明顯，計(jì)計(jì)算應(yīng)力時(shí)應(yīng)該該考慮截面面積積和慣性矩的折折減；采用全截截面計(jì)算應(yīng)力是是偏于不安全。。第三章斜拉橋橋的計(jì)算圖示箱梁在計(jì)算算應(yīng)力時(shí)要采用用有效截面特性性計(jì)算（考慮各各腹板附近的頂頂板和底板的有有效寬度），可可將箱梁等效為為幾個(gè)并列的工工字梁計(jì)算應(yīng)力力（空間計(jì)算是需需要）。3．預(yù)應(yīng)力鋼束的的處理通常先根據(jù)施工工方法確定預(yù)應(yīng)應(yīng)力損失，然后后將預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)化化為等效荷載來來計(jì)算。求得預(yù)應(yīng)力等效效荷載后，就和和其他荷載相同同方法計(jì)算預(yù)應(yīng)應(yīng)力引起的內(nèi)力力和位移，求得得的內(nèi)力為最終終綜合內(nèi)力。也可以采用降降溫來模擬施加加的預(yù)應(yīng)力：第三章斜拉橋橋的計(jì)算4.溫度次內(nèi)力計(jì)算算溫度效應(yīng)可歸結(jié)結(jié)為兩種情況：：年溫差；日照溫溫差1）年溫差：計(jì)算時(shí)以合龍溫溫度為起點(diǎn)，考考慮年最高氣溫溫和最低氣溫兩兩種不利情況影影響。第三章斜拉橋橋的計(jì)算2）日照溫差：主梁上、下緣，，索塔左、右側(cè)側(cè)及拉索溫度變變化量均是不同同的，一般情況況下，索塔左右右側(cè)的日照溫差差均取±5℃，其間溫度梯度度按線性分布。。拉索與主梁、索索塔間的溫差取取±10℃～±15℃。溫度效應(yīng)次內(nèi)力力的計(jì)算過程：：求出外界溫度變變化引起的單元元等效結(jié)點(diǎn)荷載載向量；將各單元的結(jié)點(diǎn)點(diǎn)荷載向量轉(zhuǎn)換換為總體坐標(biāo)的的結(jié)點(diǎn)荷載；計(jì)算結(jié)構(gòu)因溫度度而產(chǎn)生的結(jié)點(diǎn)點(diǎn)位移；求得各單元桿端端的內(nèi)力。第三章斜拉橋橋的計(jì)算第三章斜拉橋橋的計(jì)算5.徐變次內(nèi)力計(jì)算算徐變是混凝土應(yīng)應(yīng)力不變情況下下，應(yīng)變隨時(shí)間間而增長(zhǎng)的現(xiàn)象象。彈性變形與與徐變變形的總總和為：式中，是是混混凝土徐變系數(shù)數(shù)。目前橋梁結(jié)構(gòu)平平面桿系分析程程序的功能比較較強(qiáng)，可以完成成絕大多數(shù)的平平面分析工作。。計(jì)算得到的結(jié)果果應(yīng)該仔細(xì)檢查查，確保正確。。要求使用人員具具有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)分析能力和工工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。。對(duì)一些簡(jiǎn)單橋梁梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行手工工計(jì)算，以加深深對(duì)力學(xué)概念和和設(shè)計(jì)規(guī)范的理理解。第三章斜拉橋橋的計(jì)算*第四節(jié)斜拉索索的空間分析*第五節(jié)斜拉拉橋的穩(wěn)定性分分析及局部應(yīng)力力計(jì)算*第六節(jié)斜拉拉橋的抗震計(jì)算算*第七節(jié)斜拉拉橋的抗風(fēng)計(jì)算算第三章斜拉橋橋的計(jì)算第四節(jié)斜拉索索的空間分析使用有限元法進(jìn)進(jìn)行空間分析時(shí)時(shí)，需要對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)進(jìn)行空間離散散。主梁被簡(jiǎn)化為“魚骨梁”模型；斜拉索被簡(jiǎn)化為為空間桿單元；；橋塔被簡(jiǎn)化為空空間梁?jiǎn)卧辉谛崩骱椭髁毫褐g使用主從從節(jié)點(diǎn)。某大跨度斜拉橋橋離散后的結(jié)構(gòu)構(gòu)計(jì)算模型斜拉橋的動(dòng)力分分析主要包括抗震和抗風(fēng)兩方面。斜拉橋的動(dòng)力特性分析是研究斜拉拉橋動(dòng)力行為基基礎(chǔ)，其自振特特性決定其動(dòng)力力反應(yīng)特性。由于空間斜拉索索的存在，對(duì)斜斜拉橋的動(dòng)力分分析必須采用三三維空間模型。。第六節(jié)斜拉橋的抗震分分析一、斜拉橋動(dòng)力力特性的特點(diǎn)1．飄浮體系斜拉拉橋是一種長(zhǎng)周周期結(jié)構(gòu)一般土木工程結(jié)構(gòu)的的周期大多在2s以內(nèi)，高聳結(jié)構(gòu)構(gòu)的周期也大多多在5s以內(nèi)，而大跨度度斜拉橋的基本本周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過5s。如：南浦大橋縱向基基本周期為9.24s，楊浦大橋縱向向基本周期為13.6s，南京長(zhǎng)江二橋橋縱向基本周期期為13.4s。日本多多羅大橋橋的基本縱向周周期為7.216s，跨徑超過1000m的超大跨度的斜斜拉橋，其縱向向基本周期將更更長(zhǎng)。2．斜拉橋具有密密布的頻譜一般結(jié)構(gòu)在采用用振型疊加法時(shí)時(shí)只需要取前幾幾階振型即可得得到比較滿意的的精度，但對(duì)大大跨度斜拉橋而而言，在10階或20階甚至更高階的振型情況下，，模態(tài)頻率仍然然處于地震激勵(lì)勵(lì)有意義的頻率率范圍之內(nèi)，在在采用反應(yīng)譜分分析其地震反應(yīng)應(yīng)時(shí)，應(yīng)該取更更多的振型參與與計(jì)算。3．斜拉橋的大尺尺度效應(yīng)一般工程地震響響應(yīng)分析通常不不考慮地震動(dòng)的的空間變化，即即認(rèn)為其受到的的地震激勵(lì)是一一致激勵(lì)。大跨度斜拉橋各各支點(diǎn)之間距離離通常與地震波波的波長(zhǎng)具有同同樣的數(shù)量級(jí)，，甚至超過地震震波的波長(zhǎng)，這這使大跨度斜拉拉橋的各支點(diǎn)激激勵(lì)因地震動(dòng)的的空間變化而不不同，而這種非非一致的激勵(lì)對(duì)對(duì)斜拉橋這類結(jié)結(jié)構(gòu)可能是不利的。因而在大跨跨度斜拉橋的地地震響應(yīng)分析時(shí)時(shí)，應(yīng)該考慮非非一致激勵(lì)的影影響。4.斜拉橋自振特性性表現(xiàn)出明顯的的三維性和相互互耦合的特點(diǎn)：主梁、橋塔、斜斜拉索和下部基基礎(chǔ)之間相互影影響，各部分構(gòu)構(gòu)件的振動(dòng)都會(huì)會(huì)影響全橋的振振動(dòng)。斜拉橋大多數(shù)是是自錨式結(jié)構(gòu)，，適合在較軟的的基礎(chǔ)上修建，，地表層的基本本周期與上下部部結(jié)構(gòu)自身的固固有周期比較接接近，因此各部部分耦合振動(dòng)非非常明顯的。二、斜拉拉橋的地地震反應(yīng)應(yīng)分析地震荷載載作用下下的分析析方法可可以分為為反應(yīng)譜法法和動(dòng)力時(shí)程程分析。反應(yīng)譜法法簡(jiǎn)單、明明了，但但是反應(yīng)應(yīng)譜分析析法是建建立在線線彈性分分析的基基礎(chǔ)上的的振型疊疊加法，，很難考考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)的多點(diǎn)點(diǎn)激勵(lì)、、非線性性響應(yīng)、、樁土耦耦合效應(yīng)應(yīng)等復(fù)雜雜問題。。中小橋梁梁的設(shè)計(jì)計(jì)可以采采用反應(yīng)應(yīng)譜法，，但大跨跨度橋梁梁采用時(shí)程分析析方法。用時(shí)程程分析法法分析斜斜拉橋，，可以考考慮多點(diǎn)點(diǎn)激勵(lì)、、非線性性的影響響以及樁樁土耦合合效應(yīng)等等問題，，是大跨跨度橋梁梁抗震分分析的重重要手段段。上述是單自由度度體系地地震荷載載計(jì)算方方法。第一個(gè)因因子是結(jié)構(gòu)自重重W；第二個(gè)個(gè)因子是是地面最最大加速速度與重重力加速速度的比比值，叫叫做地震系數(shù)數(shù)，它與地地震時(shí)的的烈度有有關(guān)。第第三個(gè)因因子是結(jié)結(jié)構(gòu)最大大加速度度與地面面最大加加速度的的比值，，叫做動(dòng)力系數(shù)數(shù)。對(duì)于每一一次地震震，可以以做出的的關(guān)系曲曲線，叫叫做動(dòng)力系數(shù)數(shù)反應(yīng)譜譜曲線。再根據(jù)據(jù)國(guó)內(nèi)外外資料得得出的一一條平均均的動(dòng)力力系數(shù)反反應(yīng)譜曲曲線如對(duì)某縱縱向采用用飄浮體體系的斜斜拉橋輸輸入地震波，，一維豎豎向輸入入時(shí)橋塔塔的縱向向位移和和主梁的的豎向位位移如圖圖所示。。輸人的地地震波豎向位移移時(shí)程圖圖斜拉橋地地震反應(yīng)應(yīng)分析方方法1879年，英國(guó)的的Tay橋受到風(fēng)的的襲擊，，85跨桁架中中的13跨墮入河河中之后后，人們們對(duì)風(fēng)荷荷載的作作用才引引起了高高度重視視。第七節(jié)斜斜拉橋橋的抗風(fēng)風(fēng)計(jì)算巴黎1889年萬(wàn)國(guó)博覽覽會(huì)，計(jì)計(jì)劃興建建埃菲爾爾（Eiffel）鐵塔，，由著名名工程師師埃菲爾爾著手進(jìn)進(jìn)行風(fēng)洞洞實(shí)驗(yàn)，，并在1909年成立了風(fēng)風(fēng)力研究究所，研研究所中中設(shè)立的的稱之為為埃菲爾爾型風(fēng)洞洞。人們把風(fēng)風(fēng)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)的作用用仍只看看成是由由風(fēng)壓產(chǎn)產(chǎn)成的靜靜力作用用。直至至1940年，又發(fā)生生了一次次風(fēng)毀橋橋梁的特特大事故故，才使使人們看看到了風(fēng)風(fēng)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)物的另另一種作作用—風(fēng)致振動(dòng)動(dòng)。1940年美國(guó)西海海岸華盛盛頓州建建成了中中央跨徑為853m，當(dāng)時(shí)世世界第三三位的塔塔科馬懸懸索橋，，設(shè)計(jì)風(fēng)風(fēng)速為60m／s。然而卻卻在19m／s的風(fēng)速襲襲擊下，，產(chǎn)生強(qiáng)強(qiáng)烈扭曲曲振動(dòng)而而遭破壞壞。這次事故故震驚了了橋梁工工程界，，經(jīng)過廣廣泛深入入研究，，提出了了橋梁的的風(fēng)致振動(dòng)動(dòng)問題。可可以說塔塔科馬橋橋的風(fēng)毀毀開辟了了土木工工程界考考慮空氣氣動(dòng)力問問題的新新時(shí)期。。人們?cè)谔幪幚盹L(fēng)對(duì)對(duì)橋梁的的作用時(shí)時(shí)，首先先將風(fēng)分成兩兩部分：一部分假假定風(fēng)速速在時(shí)間間和空間間上都是是不變的的，稱此此類風(fēng)為為平均風(fēng)（穩(wěn)定風(fēng)風(fēng)）；另一部分分為風(fēng)速速在時(shí)間間和空間間上都是是變化的的，稱之之為脈動(dòng)風(fēng)（紊流風(fēng)風(fēng)），包包括風(fēng)本本身的紊紊流和經(jīng)經(jīng)過橋梁梁時(shí)引起起的紊流流。再把風(fēng)對(duì)橋橋梁的作作用也歸歸納為兩兩類：一類是風(fēng)的靜力力作用；另一類是是風(fēng)的動(dòng)力力作用。1、風(fēng)對(duì)橋橋梁的靜力作用如果橋梁梁剛度很很大，在在平均風(fēng)風(fēng)作用下下，橋梁梁結(jié)構(gòu)靜靜止不動(dòng)動(dòng)，或者者雖有輕輕微振動(dòng)動(dòng)，但不不影響空空氣作用用力，只只考慮定定常的（（不隨時(shí)時(shí)間變化化的）空空氣作用用力稱為為風(fēng)的靜靜力作用用，這時(shí)時(shí)垂直于于橋梁的的空氣作作用力可可分解為為三個(gè)分分量，即即氣流方方向的阻阻力，升升力及扭扭轉(zhuǎn)力矩矩。被稱稱為空氣氣作用力力的三分力，與風(fēng)速速、橋梁梁斷面形形狀及風(fēng)風(fēng)對(duì)橋梁梁的攻角角等因素素有關(guān)。。2、風(fēng)對(duì)橋橋梁的動(dòng)動(dòng)力作用用如果橋梁梁是柔性性結(jié)構(gòu)，，風(fēng)的作作用力就就可能引引起橋梁梁振動(dòng)，，而振動(dòng)動(dòng)的橋梁梁反過來來又將改改變空氣氣的作用用力，產(chǎn)產(chǎn)生附加加氣動(dòng)力力，形成風(fēng)與與橋梁之之間相互互作用體體系，這時(shí)的的反應(yīng)，，稱之為為風(fēng)對(duì)橋橋梁的動(dòng)動(dòng)力作用用。分

類現(xiàn)

象作

用

機(jī)

制靜力作用靜風(fēng)載引起的內(nèi)力和變形平均風(fēng)的靜風(fēng)壓產(chǎn)生的阻力、升力和力矩作用靜力不穩(wěn)定扭轉(zhuǎn)發(fā)散靜（扭轉(zhuǎn)）力矩作用橫向屈曲靜阻力作用動(dòng)力作用抖振（紊流風(fēng)響應(yīng)）限幅振動(dòng)紊流風(fēng)作用自激振動(dòng)渦

振旋渦脫落引起的渦激力作用馳

振單自由度發(fā)散振動(dòng)自激力的氣動(dòng)負(fù)阻尼效應(yīng)—阻尼驅(qū)動(dòng)扭轉(zhuǎn)顫振古典耦合顫振二自由度自激力的氣動(dòng)剛度驅(qū)動(dòng)風(fēng)對(duì)橋梁梁的作用用分類1）顫振顫振是一一種危險(xiǎn)險(xiǎn)性的自自激發(fā)散散振動(dòng)，，當(dāng)自然然風(fēng)速達(dá)達(dá)到橋梁梁的顫振振臨界風(fēng)風(fēng)速時(shí)，，自然風(fēng)風(fēng)給橋梁梁輸入的的能量大大于橋梁梁本身的的阻尼在在振動(dòng)中中所能耗耗散的能能量，導(dǎo)導(dǎo)致振幅幅逐步增增大直至至最后結(jié)結(jié)構(gòu)破壞壞。顫振振有扭轉(zhuǎn)顫振振和彎扭耦合合顫振兩種形式式。2.馳振馳振限于于彎曲振振動(dòng)體系系。冬季季高壓輸輸電線上上附著的的冰雪使使斷面變變成橢圓圓狀，輸輸電線在在風(fēng)作用用下就會(huì)會(huì)產(chǎn)生長(zhǎng)長(zhǎng)周期（（l～10s），大振振幅（1～10m）的振動(dòng)動(dòng)，這種種振動(dòng)在在垂直于于氣流方方向上的的振動(dòng)，，這就是是馳振。馳振是自自激發(fā)散散振動(dòng)，，使橋梁梁產(chǎn)生上上下舞動(dòng)動(dòng)的豎向向彎曲振振動(dòng)，當(dāng)當(dāng)達(dá)到臨臨界風(fēng)速速時(shí)，橋橋梁振幅幅不斷增增大而最最終導(dǎo)致致破壞。。馳振發(fā)生生在具有有棱角的的方形成成接近方方形的矩矩形截面面結(jié)構(gòu)中中。例如如斜拉橋橋矩形截截面的鋼塔架，在施工工階段就就要考慮慮可能產(chǎn)產(chǎn)生這種種馳振現(xiàn)象象。3.渦激共振振1898年，斯脫脫拉哈爾爾（Strouhal）實(shí)驗(yàn)發(fā)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)當(dāng)流體統(tǒng)統(tǒng)過圓柱柱體后，，在尾流流中將出出現(xiàn)交替替脫落的的漩渦。。不僅是是圓柱體體，其它它鈍體（（方形、、矩形成成各種橋橋梁截面面）受到到均勻流流作用時(shí)時(shí)，截面面背后周期性漩漩渦脫落落將產(chǎn)生周周期變化化的空氣氣作用力力—渦激力，并且渦渦激頻率率與風(fēng)速V和鈍體截截面的迎迎風(fēng)高度度d之間有一一定的關(guān)關(guān)系：如果被繞繞流的物物體是一一個(gè)振動(dòng)動(dòng)體系，，周期性性的渦激激力將引引起體系系的渦激激振動(dòng)，，并且當(dāng)當(dāng)旋渦脫落落頻率接接近或等等于結(jié)構(gòu)構(gòu)的自振振頻率時(shí)時(shí)，將激發(fā)發(fā)出結(jié)構(gòu)構(gòu)的渦激共振振。渦激振動(dòng)動(dòng)容易出出現(xiàn)在具具有實(shí)斷面的的斜拉橋橋，長(zhǎng)大的的連續(xù)箱箱梁橋、、架設(shè)過過程中的的吊橋主塔塔，細(xì)長(zhǎng)比比大的H型斷面或或圓形斷斷面的構(gòu)構(gòu)件。對(duì)對(duì)于扁平的橋橋面（開口成成閉口））也有可可能產(chǎn)生生渦激振振動(dòng)現(xiàn)象象。4）抖振大氣中的的紊流成成分也可可能使橋橋梁產(chǎn)生生激烈振振動(dòng)，稱稱之為抖振（或陣風(fēng)風(fēng)響應(yīng)））。最初初用于飛飛機(jī)尾翼翼受到前前面機(jī)翼翼尾流中中紊流成成分的影影響而產(chǎn)產(chǎn)