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機(jī)械社區(qū)

標(biāo)題: 俄羅斯伏爾加大橋波浪形振動(dòng) [打印本頁(yè)]

作者: 潑墨 時(shí)間: 2012-4-21 23:55
標(biāo)題: 俄羅斯伏爾加大橋波浪形振動(dòng)
http://www.tudou.com/v/HXkc4aV1_gI/&resourceId=0_04_05_99/v.swf

這是我們上課時(shí)候老師給我們看的視頻。

哪位沒(méi)有理論有經(jīng)驗(yàn)的人可以解釋一下產(chǎn)生這么強(qiáng)烈振動(dòng)的原因，可以給出解決的辦法。
百度的答案：
雖然說(shuō)有強(qiáng)風(fēng)由于154米大橋全部由長(zhǎng)板金屬制成，金屬結(jié)構(gòu)并不變形，但是視屏里可以看到橋上和橋墩中間的水泥也有強(qiáng)烈收縮，如此強(qiáng)烈波動(dòng) 水泥怎么能夠不碎？即便是不碎也不見列口？而且也沒(méi)有碎石的殘?jiān)?？如果說(shuō)橋的質(zhì)量非常好所以沒(méi)事怎么有會(huì)有強(qiáng)烈的起伏？況且疑點(diǎn)眾多，橋是上下起伏，強(qiáng)風(fēng)掛過(guò)怎么不是左右搖擺？通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)并沒(méi)有風(fēng)！具體可以看人的衣服或者水流其他的物體的擺動(dòng)！好像有人站在橋上跳鋼絲床一樣，真相永遠(yuǎn)只有一個(gè)。誰(shuí)的答案也不能絕對(duì)正確 ,Lz,我知道正確答案了，真相就是，橋發(fā)生了強(qiáng)烈震動(dòng)，是什么導(dǎo)致橋發(fā)生劇烈的震動(dòng)尚且還不清楚，但是這個(gè)橋是鋼筋水泥的堅(jiān)硬長(zhǎng)型物體，在這種情況下，人的眼睛看上去就已經(jīng)是像橡膠一樣的擺動(dòng)，這是常識(shí)，實(shí)際上如果有高速攝像機(jī)，可以看清橋沒(méi)有彎曲，只是在上下震動(dòng)著！！
在這可以準(zhǔn)確得說(shuō)是風(fēng)把橋吹的振動(dòng)的。

作者: frazil 時(shí)間: 2012-4-22 09:05
這個(gè)問(wèn)題我大致看了一遍，個(gè)人覺(jué)得比較經(jīng)典。希望高人討論討論，讓大家都增長(zhǎng)一下見識(shí)。

作者: frazil 時(shí)間: 2012-4-22 09:25
初步懷疑是形成了駐波，但是我對(duì)速度及變化的視覺(jué)能力不是太敏感，還請(qǐng)那位眼睛分辨率較高的大俠看看是不是波節(jié)并沒(méi)有推進(jìn)。如果是的話，激勵(lì)的頻率和恰好發(fā)生共振的頻率近似，而波又不向前推進(jìn)，所以只需要很小的激勵(lì)便可將波動(dòng)維持起來(lái)并且加強(qiáng)。由于橋的結(jié)構(gòu)呈扁平式（這個(gè)我可以看出來(lái)），豎直和水平方向的頻率并不同，豎直發(fā)生共振的可能性也是比較大的。
可以測(cè)一下波動(dòng)的頻率，觀察一下波動(dòng)形式，是不是在設(shè)計(jì)的時(shí)候沒(méi)有把某個(gè)頻率給避開？而結(jié)構(gòu)及支撐條件恰好又恰好易形成駐波。例如長(zhǎng)度，剛性連接，頻率有湊巧了？可能要仔細(xì)觀察波形并測(cè)量數(shù)據(jù)了

作者: LIAOYAO 時(shí)間: 2012-4-22 13:30
這是風(fēng)吹過(guò)橋造成的，從視頻可以看出橋是平板型的，是不利于空氣動(dòng)力學(xué)的形狀，現(xiàn)在的橋兩側(cè)是機(jī)翼型的，如圖
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國(guó)內(nèi)最近幾年建成的大橋已經(jīng)都有對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析與消能減震設(shè)計(jì)，如杭州灣大橋、膠州灣大橋等。

美國(guó)的塔科馬海峽大橋于1940年7月1日通車，大橋在微風(fēng)的吹拂下會(huì)出現(xiàn)晃動(dòng)甚至扭曲變形的情況。這種共振是橫向的，沿著橋面的扭曲，橋面的一端上升，另一端下降。
四個(gè)月后戲劇性地被微風(fēng)摧毀。

作者: xxdyjx373 時(shí)間: 2012-4-23 17:16
資料很不錯(cuò) 我還得多研究研究……

作者: 李澤 時(shí)間: 2012-4-25 08:28
看著挺奇妙的，有點(diǎn)像混沌現(xiàn)象。

作者: LIAOYAO 時(shí)間: 2012-4-25 11:39
轉(zhuǎn)貼

劇烈晃動(dòng)成因
比較可信的原因是“卡門渦街”引發(fā)的共振，塔科瑪橋風(fēng)毀事故和這次的俄伏爾加河大橋類似，人們對(duì)塔科瑪橋的風(fēng)毀事故的原因進(jìn)行了研究。一開始，就有二種不同的意見在進(jìn)行爭(zhēng)論?！糠莺娇展こ處熣J(rèn)為塔科瑪橋的振動(dòng)類似于機(jī)翼的顫振；而以馮卡門為代表的流體力學(xué)家認(rèn)為，塔科瑪橋的主梁有著鈍頭的H型斷面，和流線型的機(jī)翼不同，存在著明顯的渦旋脫落，應(yīng)該用渦激共振機(jī)理來(lái)解釋。

馮•卡門1954年在《空氣動(dòng)力學(xué)的發(fā)展》一書中寫道：塔科瑪海峽大橋的毀壞，是由周期性旋渦的共振引起的。設(shè)計(jì)的人想建造一個(gè)較便宜的結(jié)構(gòu)，采用了平鈑來(lái)代替桁架作為邊墻。不幸，這些平鈑引起了渦旋的發(fā)放，使橋身開始扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。這一大橋的破壞現(xiàn)象，是振動(dòng)與渦旋發(fā)放發(fā)生共振而引起的。20世紀(jì)60年代，經(jīng)過(guò)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，證明了馮•卡門的分折是正確的。塔科瑪橋的風(fēng)毀事故，是一定流速的流體流經(jīng)邊墻時(shí)，產(chǎn)生了卡門渦街；卡門渦街后渦的交替發(fā)放，會(huì)在物體上產(chǎn)生垂直于流動(dòng)方向的交變側(cè)向力，迫使橋梁產(chǎn)生振動(dòng)，當(dāng)發(fā)放頻率與橋梁結(jié)構(gòu)的固有頻率相耦合時(shí)，就會(huì)發(fā)生共振，造成破壞。

[attach]247604[/attach]
卡門渦街（Kármán vortex street）
卡門渦街頻率與流體速度和阻流體(旋渦發(fā)生體)寬度有如下關(guān)系：
　f=SrV/d
其中：
f=卡門渦街頻率
Sr=斯特勞哈爾數(shù) (~0.2)
V=流體速度
d=阻流體迎面寬度

為什么沒(méi)有被破壞
沒(méi)有破壞的原因非常多：
1、看似劇烈搖擺，但總體變形沒(méi)有超過(guò)設(shè)計(jì)許可，結(jié)構(gòu)不會(huì)破壞。
2、采用所謂‘柔性鉸’技術(shù)，可以有很大的變形許可，你看似波濤翻滾，但結(jié)構(gòu)一點(diǎn)都沒(méi)有問(wèn)題。
3、視頻中顯示橋面厚度變化，不一定是橋面厚度真的變化，而可能是空氣密度不均導(dǎo)致光線產(chǎn)生折射，只是顯示厚度差異，實(shí)際上并未變化；如同夏日在柏油馬路上開車，遠(yuǎn)處路面顯示抖動(dòng)一個(gè)道理。

作者: xiaoshxin 時(shí)間: 2012-5-5 17:59
我只看出俄羅斯工程師是多么的厲害，要是在國(guó)內(nèi)，早就垮了

作者: 335063757 時(shí)間: 2012-8-10 16:25
厲害

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