从可怕的桥梁事故认识颤振和涡振

Tacoma Bridge 颤振

塔科马海峡大桥位于美国华盛顿州，1940年7月1日通车，四个月后却在18m/s的低风速下颤振而破坏，这戏剧性的一幕正好被一支摄影队拍摄了下来，该桥因此声名大噪。事实上，该桥仅在启用后的几个星期，桥面便开始出现摆动，平日里的微风便能让它“随风起舞”，碰上大风天共振现象发生在桥梁，桥面的摆动甚至可达2米之多，该桥也因此被当地居民称为“舞动的格蒂”。

大桥创新多项技术和工艺，大桥全长2390米，主跨1480米，其主跨长度在钢桁加劲梁悬索桥中排名国内第一、世界第二，被称为世界桥梁建设的“超级工程”。葛志永说，希望之舟大桥桥梁宽度为40米，双向6车道布置，采用跨径为 138m+138m 的独塔单索面钢箱叠合箱梁斜拉桥，塔梁分离体系，扇形索布置，主塔两侧各16 对索。网民数量最多的国家：中国世界访问量最高的网站：美国facebook电子商务销售额最高的网站：中国2014年双十一24小时交易额571亿人民币手机销量最多的手机：iphone 世界上运算速度最快的计算机：中国天河二号世界上上惟一保存的一处祆教建筑：介休祆神楼最高的建筑：哈利法塔最高的发射塔：华沙电台广播塔最高的发射塔：kvly - tv天线塔最高的广播电视观光塔：广州新电视塔最大的金色玻璃幕墙建筑物：中港城第一个高科技建筑：法国蓬皮杜国家文化中心最大的太阳能大厦：日月坛·微排大厦2010年世界太阳城大会举办地最大胆的未来建筑：日本富士山塔最高的摩天大楼：迪拜哈利法塔已倒塌的最高大楼：世界贸易中心双塔世界上拥有摩天大楼最多的国家：中国：最瘦的摩天大楼地王大厦世界第一任期最长的摩天大楼：帝国大厦最早的摩天大楼：家庭保险大楼电梯最快的摩天大楼：迪拜哈利法塔天线最长的摩天大楼：自由塔最高的双塔楼：吉隆坡石油双塔最早的石拱桥：中国赵州桥最长的桥梁：中国京沪高铁丹昆特大桥最长的跨海大桥：青岛胶州湾跨海大桥最长的吊桥：日本明石海峡大桥最长的三塔式斜张桥：中国香港汀九桥最长的斜拉桥：中国的苏通大桥最长的混凝土斜拉桥：美国阳光高架桥最宽的桥梁：澳大利亚悉尼港湾大桥桥墩跨度最大的悬索桥：日本明石海峡大桥最高的桥梁：四渡河特大桥最高的天桥：吉隆坡石油双塔的空中走廊最长的观光桥：天空之桥最长的行车及铁路两用的桥梁：濑户大桥最长的行车及铁路两用的悬索吊桥：香港青马大桥最长的行车及铁路两用斜拉桥：香港汲水门大桥最大跨度的双层混凝土桥梁：澳门西湾大桥海拔最高的铁路：青藏铁路路线最长的铁路：西伯利亚大铁路路线最长的高原铁路：青藏铁路海拔最高的火车站：唐古拉车站最长的高原冻土隧道：昆仑山隧道最深的火车站：莫斯科地铁胜利公园冻土带中最长的铁路桥：清水河大桥客流量最高的火车站：中国北京站拥有最多月台的火车站：美国大中央车站最大规模。

东京湾大桥涡振

桥梁一般讲由五大部件和五小部件组成,五大部件是指桥梁承受汽车或其他车辆运输荷载的桥跨上部结构与下部结构,是桥梁结构安全的保证.包括(1)桥跨结构(或称桥孔结构.上部结构)、(2)支座系统、(3)桥墩、(4)桥台、(5)墩台基础.五小部件是指直接与桥梁服务功能有关的部件,过去称为桥面构造.包括(1)桥面铺装、(2)防排水系统、(3)栏杆、(4)伸缩缝、(5)灯光照明.。桥台是支承上部桥跨和传递桥梁荷载,连接桥梁与路堤的桥梁结构物。桥梁跨越空间的结构物，简称桥跨或桥跨结构。

海浪和飓风能够引起桥梁和海洋平台共振，导致破坏。由于原车的车门没有采取隔音制振的措施，外界的噪音就会传入车厢内，或行车时的震动都很容易引起车门钢板共振。用共振法确定悬臂梁的各阶固有频率及振型，我们只要连续调节激扰力，当悬臂梁出现某阶主振型且振动幅值最大即悬臂梁产生共振时，这时激扰力的频率就可以认为是悬臂梁的这一阶振动的固有频率。

俄伏尔加河大桥蛇形共振

2010年5月19日晚，俄罗斯首都莫斯科南方的伏尔加格勒过河大桥发生离奇摆动，钢筋混凝土构建的大桥竟呈波浪形翻滚，整个桥体也出现了较为明显的左右晃动，并发出震耳欲聋的声音，正在桥上行驶的车辆也在滚动中跳动。大桥振动停止后，专家检查了桥梁各处道路和围栏等，发现桥梁无裂纹，无损伤。工程师在初步检查后认为，这种现象可能是受地震影响，或是大桥桥墩受到洪水冲击所导致。俄罗斯著名桥梁专家阿纳托利则表示，这种现象是由于风波动和负载所共振而引发的。

以上几组实例概括了柔性桥梁结构在风致激励下两类典型失稳形态：发展性振幅颤振和锁定振幅区间的涡振。最早在第二次世界大战结束后，人们对塔科玛桥的风毁事故的原因进行了研究。一开始，就有二种不同的意见在进行争论。—部份航空工程师认为塔科玛桥的振动类似于机翼的颤振。

而出现弹性耦合时，一个坐标上产生的位移还会在别的坐标上引起弹性恢复力. 耦合的表现形式取决于坐标的选择 耦合 非耦合 出现惯性耦合时，一个坐标上产生的加速度还会在别的坐标上引起惯性力. 第四章 多自由度系统振动 / 4.3耦合与坐标变换 例：研究汽车上下振动和俯仰振动的力学模型。1)系统受外界激励，作强迫振动时，若外界激励的频率接近于系统频率时，强迫振动的振幅可能达到非常大的值共振现象发生在桥梁，这种现象叫共振，共振的定义是两个振动频率相同的物体，当一个发生振动时，引起另一个物体振动的一种现象。在二胡制造专业技术理论方面，他发表了许多有价值的论文，主要有：《中国民族乐器二胡声学（共鸣）特征的研究》、《试论二胡琴筒腔体（板）的声学性质》、《剖析二胡振动发音中的力学特点和一些问题的解决办法》、《二胡的声学构成和声学结构特点》、《二胡声学（共鸣）特征》、《关于二胡音响测试中几个问题的小结》、《二胡琴筒内腔的差异》、《六角琴筒二胡形的合理性和科学性》、《二胡声音音量的声学现象》、《对二胡声音变化规律的探讨》、《二胡声音的主观评价和鉴赏》、《对二胡皮膜振动以及不同几何形状结构二胡特点的论述》、《采用蟒蛇皮作为二胡共振膜的原由》、《二胡皮膜工艺的意义和要点》、《专业二胡皮膜加工工艺的研究》、《二胡皮膜变化规律的探讨》、《对人造二胡皮膜的分析和个人看法》、《对二胡皮膜改革的看法》、《红木二胡与紫檀木二胡的发音差异》、《对琴的鉴赏和分析》、《二胡“狼音”的测试和解析》等数十篇。

事实上，以现代科学眼光来看，此类振动到底归于哪类、孰是孰非，过早下结论仍是比较困难的事情。

下面简要介绍下两类观点代表性人物：

冯·卡门 | Karman Vortex Street

1997年匈牙利发行一张冯·卡门纪念邮票，以卡门涡街为背景

力学 ib课程,ib数学,ib化学,高中理综,高中数理化,高中数学,高中物理,高中化学,自从11年考入北大，寒暑假均在北京做家教，培训机构讲课，家教6年经验。 其重要贡献有：1946 年，他与冯·卡门合作发表了《变扭率的扭转》，成为国际弹性 力学理论经典之作。 其重要贡献有:1946 年,他与冯·卡门合作发表了《变扭率的扭转》,成为国际弹性 力学理论经典之作。

激光多普勒测速技术的基本原理如图1所示，激光束射向流动着的流体粒子， 由于光波的多普勒效应，粒子发出的散射光的频率发生了改变，通过光电装置测出频率的变化，再进行计算就得到了流体粒子的速度，也就是流体的速度。水位过低会造成锅炉水循环的破坏,影响锅炉运行,容易使水全部汽化烧坏锅炉甚至爆炸.汽包液位波动还会影响汽包连续排污系统,最终使蒸汽品质恶化.为了克服给水压力扰动的现象,将给水流量和蒸汽流量信号都引入汽包液位调节系统,汽包液位是被控变量,是主冲量信号,蒸汽流量和给水流量是辅助冲量信号.工业应用结果表明,汽包液位控制在50％～60％,优于工艺卡指标。当流体流经旋涡发生体时，它的两侧就形成了交替变化的两排旋涡，这种旋涡被称为卡门涡街。

河水流过障碍物时，经常可见卡门涡街。冯·卡门曾在意大利北部博洛尼亚的一所教堂里，目睹一幅油画，其中圣克里斯托弗背负少年基督，赤足渡河，画家画出圣克里斯托弗的脚跟在河水中造成两排交错的旋涡，冯·卡门说，这是卡门涡街最早的记录。

2002年12月1日，Madeira岛上空的卡门涡街

阿兰·达文波特 |Wind-induced vibration of structures

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