抗风抗震复习

第一章

1、大气边界层的概念

指靠近地球表面、受地面摩擦阻力影响侍奉能量减少的大气层区域（其风速减小，减小成都随高度增加而降低）。 2、大气边界层的划分

（1） 地表层和地面边界层

底层：离地面2m的区域

下部摩擦层：2m—200m

(2) 上部摩擦层又称埃克曼层 200m—2000m 3、风俗轮廓线的分布规律 （1）对数分布规律

V（z）= （V*/K）Ln（Z / Z0）

K：卡门常数一般近似取0.4 Z0：地表面粗糙高度 ( 2 ) 指数分布规律 (我国采用) V（z）/ V(z0) = (Z / Z0)^α α:粗糙度系数

4、脉动风的统计特性包括哪几个？分别是怎样定义的？ （1）脉动风速

V’(t) = V(t) — V(平均) (2 ) 湍流强度

脉动风速的均方根值与平均风速之比 湍流强度是描述风俗随时间和空间变化程

度，反应脉动风速的相对强度，是描述大气湍流运动最重要特征。湍流强度随高度增加而减小与平均风速大小、时距、地面粗糙度有关。

（3）阵风系数

在考虑脉动风影响时，用于确定工程设计最大风速的系数

Vm = V(平均) +μσ（μ’） μ：峰因子 σ（μ’）：脉动风速的均方根

特点 ：同湍流强度有关（湍流强度愈大其愈大）、与高度和表面粗糙度有关、与阵

风持续时间有关

（4）湍流积分尺度

大气湍流中漩涡平均尺寸的量度 （5）脉动风功率谱

将风速仪记录的数据再根据相关分析获得相关函数R(t)，再由傅里叶变换求得。 5、为了使风洞模型试验结果能够应用到大气边界层流中的实物，风洞试验应满足哪些条件 相似？

几何相似、运动相似、动力相似、热力相似、边界条件相似

6、在风洞中、速度边界层的模拟有哪两种方法？各种方法具体说由哪些措施？ （1）人工形成法

具体操作有：①被动形成法：a、棍栅法 b、曲网法 c、曲面蜂窝器法d、风障漩涡

发生器和粗糙元组合法

②主动形成法：a、竖直喷射发 b、反向喷射法 c、震动棍栅法 （2）自然形成法

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风洞试验的类型

风洞试验有：

– 全桥模型试验； – 拉条模型试验； – 刚体节段模型试验；

– 施工状态模型试验（包括单独桥塔、斜拉桥双悬臂施工状 态、斜拉桥单悬臂施工状态，悬索桥施工状态等

节段模型试验又分为静力节段模型试验和动力节段模 型试验：

– 刚体节段模型当采用静力支承安装于测定装置（如应变式天平或者机械式天平）上可进行定常力测定、或用于测量主梁的静力三分力测定、斯特罗哈数测定等。则称为静力节段模型试验。 – 刚体节段模型当采用弹簧悬挂的弹性支承时，可进行气动弹性响应测试（自激振动或强迫振动）、非定常气动力测定（气动导数或气动导纳）、非定常压力测定等。称为动力节段模型试。 拉条模型用于测量气动弹性响应（自激振动或强迫振动）

气动弹性模型（全桥、施工状态、桥塔等）气动弹性模型用于测量气动弹性响应（自激振动或强迫振动）；气动弹性响应包括：涡激振动响应、抖振响应，颤振等等

刚体整体模型（桥塔、全桥）

", 刚体整体模型采用静力支承，用于测定三分力系数和定常压力分布测定

第二章 桥梁空气动力学

1、静力三分力系数的概念、意义及规律？

(1)概念：升力— 阻力— 扭转力矩—

(2)静力三分力系数的意义

①是整个风洞试验数学计算模型的三要素 ②桥两端面形状的微小变化可能会引起三分

力系数值发生巨大改变

③可能用来判别震动体系是否稳定 （3）静力三分力系数变化规律

①桥梁结构断面空气动力系数与断面形状风向雷诺数有关，其中断面形状影响最主要。 ②对于板梁、桁架梁、箱梁三种常用断面。板梁的气冻性最差、箱梁空气动力特性明

优于板梁、特别是带有模板和导流板的流线型截面，其空气动力特性更佳。 ③雷诺数对具有棱角断面静力三分力影响最小，面对与光滑形状的物体影响大。 2、桥梁空气动力特性的研究包涵哪些方面？

(1)气动源性问题：①气动源性静力问题 ②气动源性动力问题 (2)空气动力特性:：①定常空气动力特性 ②非定常空气动力特性 3、自激空气动力、抖振、颤振、涡激振的概念

（1）自激空气动力：由于结构本身运动使得流物发生变化所引起的作用在结构上的空气

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动力

(2) 抖振：脉动风所引起的非定常空气动力，是结构进入垂直分布随机风场中，有阵风

又到产生，在桥梁结构中用什么样的抖振模型至关重要。

（3）涡激振：绕流钝体结构会发生漩涡的脱落，当其频率接近或等于结构的自持频率时

将由此振发出结构的共振。

颤振：在非定常空气动力作用下，所发生的自己发散振动

驰振：特殊形状的细长结构在临界风速作用下不断从来流中吸取能量而出现的横流向的

弯曲单自由度自激振动

4、风洞试验类型，每一类型主要用来研究

哪些内容？

（1）全桥气动弹性模型试验：风压 (2 ) 拉条模型试验：风力 （3）风环境模拟：风环境

（4）节段模型试验：(动力、静力)振动 5、结构动力特性、空气动力特性的改善措

施？

（1）结构改善措施 ①主梁改善措施：提高结构刚度（固

有频率提高了\\风振幅减小了、不经济）、增加结构质量（但固有频率降低、不利）、提高结构抗扭刚度(改变参与颤振的两个弯扭模态振型，是两个振型相似度降低)、提高结构阻尼比

②桥塔的改善措施 在桥塔底部安阻尼器

③拉索的改善措施：安装安阻尼器 （2）空气动力特性改善措施 ①主梁改善措施

主梁采用箱型梁(一般宽高比大于7，以提高颤振临界风速)、主梁断面断面外形采

用流线型、增加扰流板和导流板

②桥塔的改善措施

采用切面或导流装置改

桥梁的风洞模型试验，一般分为全桥整体模型试验和 节段局部模型试验两类。

– 全桥整体模型是一种弹性模型，模型的长度缩尺不超过风洞 约有效长度，其几何相似比可小到1/100以下。其试验内容一般有:(1)测定在常风力作用下的三个分力，即垂直于加劲梁平面力垂直于平联平面的升力，以及绕桥跨纵轴的升力矩;(2)测定风作用下桥跨结构的动力反应;(3求出桥跨结构失稳的临界风速;(4)求出桥跨结构的自振特性;(5)检验桥跨结构抗风措施的效果。 节段模型的断面是根据实桥的断面模拟，即考虑梁的抗弯刚度和抗扭刚度等，而其它部分对该节段的约束，则用支持该节段的弹簧或其它边界条件来模拟。所以节段模型是一种刚性模型，模的几何相似比可用到1/50左有。其根据测定目的不一样，可分为静力节段模型试验和动力节段模型试验两种。而模型一般有如下三种:(1)静力刚性模型，即利用两端固定的刚性模型，进行定常风力作用下三分力系数及风压分布试验;(2)弹簧支承模型，即由弹簧支承着的刚性模型，可进行下、回转两个自由度的振动;(3)强制振动模型，即在刚性支承上的刚性模型上加振，并在风力作用下测出振动力和变位的相位差及振幅的改变，计算出非定常风力作用下的三分力

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桥梁风洞模型试验，一般都是在工业风洞、建筑风洞 中进行。

我国现有的建筑风洞、工业风洞主要有：

?西南交通大学XNJD-1工业风洞，1991年建成。?同济大学建筑风洞，1988年建成。?北京大学边界层风洞，1987年建成。广州建筑科研设计所CGB-1建筑风洞，1985年建

风洞按风路形式分开路式和回流式，而回流式又可分为单回、双回和环回几种;风洞按风速分有:低风速;高亚音速、跨音速、超音速、高超音速几种;风洞按其试验段有无壁可分为:开口型、闭口型;而按其试验段的流场形式又可分为:均匀流风洞，紊流风洞、边界层风

第三章 场地和地基

1、地震震级及地震烈度的概念及相互关系 （1）概念

地震震级：表示地震大小的一种度量 地震烈度：指某一区域内的地地表和各类建筑物遭受一次地震影响的平均强弱程度。 (2 )相互关系 2、震中震源的概念

(1)震源：地球内部断层错动并引起周围介质震动的部位。 (2)震中：震源正上方的地面位置。

3、地震波的种类及各自特点、传播速度P2-P3 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 4、地震的三要素

振幅 频谱特性 持续时间 5、地震的灾害表现 上部结构的震害，梁本身遭受震害破坏的情形比较少，往往是由于桥梁结构其它部位的损坏而导致梁体的破坏，拱桥拱体的破坏主要也是由于地基、墩台条件差的缘故。但对一些高架桥(框架结构)的钢筋混凝土结构或钢结构桥有时会有较大塑性变形的震害发生。

? .支座震害，地震作用通过基础传给桥墩（台〕，再传给支座，直至桥梁上部结构，而上部结构的惯性力又通过支座传给桥墩（台），因而，支座受力较为复杂。分析表明，支座动力水平放大系数比桥墩底面的应力放大系数大。另外，诸下部结构（墩、台）的顺（横）桥向变位的不一致也会引起支座的附加反力，因而支座是抗震薄弱而又关键的环节。

? .落梁震害，主要表现为顺桥向的落梁。其主要原因为：桥跨在纵向的相对位移超出支座长度、或墩（台）顶部的变位差使跨度加大、或由于地基土的作用使墩（台）移位以至梁错位并与墩（台）脱开。

下部结构的震害，表现在施工缝处的裂缝扩展，直至墩身被剪断或墩身混凝土局部被

压溃。其主要原因为：弯曲强度不足、弯曲延性（韧性）不足、桥墩配筋过早切断、剪切强度不足。所谓延性即为结构经过大于屈服位移的几个周期性变形，而强度不会有明显的折减的性质。

? 基础震害，地基沉降和水位移动引发基础下降或移位，饱和砂土液化使地基丧失或部分丧失承载力等 第四章 场地和地基

1、覆盖层厚度、地基土液化概念、等效剪切波速概念、计算公式 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 2、桥梁工程场地类别根据什么划分？如何划分？ 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

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