俄罗斯伏尔加大桥波浪形振动

泼墨 · 发表于 2012-4-21 23:55:54

这是我们上课时候老师给我们看的视频。

哪位没有理论有经验的人可以解释一下产生这么强烈振动的原因，可以给出解决的办法。
百度的答案：
虽然说有强风由于154米大桥全部由长板金属制成，金属结构并不变形，但是视屏里可以看到桥上和桥墩中间的水泥也有强烈收缩，如此强烈波动水泥怎么能够不碎？即便是不碎也不见列口？而且也没有碎石的残渣？如果说桥的质量非常好所以没事怎么有会有强烈的起伏？况且疑点众多，桥是上下起伏，强风挂过怎么不是左右摇摆？通过观察发现并没有风！具体可以看人的衣服或者水流其他的物体的摆动！好像有人站在桥上跳钢丝床一样，真相永远只有一个。谁的答案也不能绝对正确 ,Lz,我知道正确答案了，真相就是，桥发生了强烈震动，是什么导致桥发生剧烈的震动尚且还不清楚，但是这个桥是钢筋水泥的坚硬长型物体，在这种情况下，人的眼睛看上去就已经是像橡胶一样的摆动，这是常识，实际上如果有高速摄像机，可以看清桥没有弯曲，只是在上下震动着！！
在这可以准确得说是风把桥吹的振动的。

frazil · 发表于 2012-4-22 09:05:21

这个问题我大致看了一遍，个人觉得比较经典。希望高人讨论讨论，让大家都增长一下见识。

frazil · 发表于 2012-4-22 09:25:11

初步怀疑是形成了驻波，但是我对速度及变化的视觉能力不是太敏感，还请那位眼睛分辨率较高的大侠看看是不是波节并没有推进。如果是的话，激励的频率和恰好发生共振的频率近似，而波又不向前推进，所以只需要很小的激励便可将波动维持起来并且加强。由于桥的结构呈扁平式（这个我可以看出来），竖直和水平方向的频率并不同，竖直发生共振的可能性也是比较大的。
可以测一下波动的频率，观察一下波动形式，是不是在设计的时候没有把某个频率给避开？而结构及支撑条件恰好又恰好易形成驻波。例如长度，刚性连接，频率有凑巧了？可能要仔细观察波形并测量数据了

LIAOYAO · 发表于 2012-4-22 13:30:47

这是风吹过桥造成的，从视频可以看出桥是平板型的，是不利于空气动力学的形状，现在的桥两侧是机翼型的，如图

国内最近几年建成的大桥已经都有对应的结构动力分析与消能减震设计，如杭州湾大桥、胶州湾大桥等。

美国的塔科马海峡大桥于1940年7月1日通车，大桥在微风的吹拂下会出现晃动甚至扭曲变形的情况。这种共振是横向的，沿着桥面的扭曲，桥面的一端上升，另一端下降。
四个月后戏剧性地被微风摧毁。

xxdyjx373 · 发表于 2012-4-23 17:16:20

资料很不错我还得多研究研究……

李泽 · 发表于 2012-4-25 08:28:22

看着挺奇妙的，有点像混沌现象。

LIAOYAO · 发表于 2012-4-25 11:39:02

转贴

剧烈晃动成因
比较可信的原因是“卡门涡街”引发的共振，塔科玛桥风毁事故和这次的俄伏尔加河大桥类似，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；而以冯卡门为代表的流体力学家认为，塔科玛桥的主梁有着钝头的H型断面，和流线型的机翼不同，存在着明显的涡旋脱落，应该用涡激共振机理来解释。

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。20世纪60年代，经过计算和实验，证明了冯•卡门的分折是正确的。塔科玛桥的风毁事故，是一定流速的流体流经边墙时，产生了卡门涡街；卡门涡街后涡的交替发放，会在物体上产生垂直于流动方向的交变侧向力，迫使桥梁产生振动，当发放频率与桥梁结构的固有频率相耦合时，就会发生共振，造成破坏。

卡门涡街（Kármán vortex street）
卡门涡街频率与流体速度和阻流体(旋涡发生体)宽度有如下关系：
　f=SrV/d
其中：
f=卡门涡街频率
Sr=斯特劳哈尔数 (~0.2)
V=流体速度
d=阻流体迎面宽度

为什么没有被破坏
没有破坏的原因非常多：
1、看似剧烈摇摆，但总体变形没有超过设计许可，结构不会破坏。
2、采用所谓‘柔性铰’技术，可以有很大的变形许可，你看似波涛翻滚，但结构一点都没有问题。
3、视频中显示桥面厚度变化，不一定是桥面厚度真的变化，而可能是空气密度不均导致光线产生折射，只是显示厚度差异，实际上并未变化；如同夏日在柏油马路上开车，远处路面显示抖动一个道理。

xiaoshxin · 发表于 2012-5-5 17:59:11

我只看出俄罗斯工程师是多么的厉害，要是在国内，早就垮了

335063757 · 发表于 2012-8-10 16:25:06

厉害

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