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解释大桥共振的原理

来源:原点资讯(www.yd166.com)时间:2022-10-31 23:50:15作者:YD166手机阅读>>

最终,承受着大桥重量的吊索接连断裂,与120多米的大桥主体轰然坠入塔科马海峡,激起了一大片烟尘。

解释大桥共振的原理,(9)

塔科马海峡吊桥倒塌后第二天,著名物理学家冯·卡门觉得此事不妥,便用一个塔科马海峡吊桥模型进行试验。结果不出他所料,塔科马海峡吊桥倒塌事件的元凶,正是“卡门涡街”引起的桥梁共振。

在这次事故中,桥两边的钢板就像是水流中的木桩。当风形成的高速漩涡不断从桥身两边脱离时,会对桥身产生一个交替的侧向力。

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冯·卡门1954年在《空气动力学的发展》一书中写道:塔科玛海峡大桥的毁坏,是由周期性旋涡的共振引起的。设计的人想建造一个较便宜的结构,采用了平钣来代替桁架作为边墙。不幸,这些平钣引起了涡旋的发放,使桥身开始扭转振动。这一大桥的破坏现象,是振动与涡旋发放发生共振而引起的。

自此以后,土木工程界充分认识到了空气动力学对桥梁带来的影响,后面所有的大型桥梁都要在风洞中进行相关共振实验,以免产生类似事故。

现代桥梁是如何抗震的?

现代的桥梁,为了防止出现共振垮塌,都在设计时增加了阻尼设置,已经杜绝了共振垮塌的可能。

桥梁抗震的两大方法是隔震和耗能。隔震原理下的延性设计和隔震设计已经被规范收录采用,而采用耗能原理的各种阻尼器还未在规范中体现,所以我们说说阻尼器。

解释大桥共振的原理,(11)

其实基于耗能原理的减震设计已经被建筑规范采用10多年,可以相信阻尼器和阻尼支座在桥梁上一定会有应用空间。

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