《桥梁抗风抗震》复习资料
44、 空气动力学:如果在考察气流对物体的作用时,物体本身的变形和振动可以忽略,即 物体可假定为固定在气流中的刚体,建立在这一假定上的理论称为空气动力学。
45、 气动弹性力学:如果考察气流对物体作用时物体本身的变形和振动不可忽略,即物体 必须看作是气流中的弹性体,则有关研究就属于气动弹性力学。
46、 空气动力学与气动弹性力学的发展主要源于航空航天事业的发展。它们在土木工程中 的应用,主要涉及自然风与结构物的相互作用,一般属于低速不可压缩流体的流动问题。
51、 平稳随机过程:随机过程的数学期望等数字特征与所取的时间无关。 52、 各态历经过程:任一样本函数的概率分布都相同,即可以用任意一个样本函数推算出 这一随机过程的统计特征。各态历经过程必然是平稳随机过程。
53、 地表粗糙度分类:①Ⅰ(A):海上,海岸;a=0.12。②Ⅱ(B):农地、田园、平坦开阔地; 树木及低层建筑物稀少地区;a=0.16。③Ⅲ(C):树木及低层建筑物等密集地区;中、高层
58、 动力作用:①强迫振动(疲劳、使用舒适性):涡激共振、抖振。②自激振动(毁灭性破 坏):单自由度自激振动、多自由度耦合自激振动、尾流驰振、拉索风雨激振。
59、 风致静力失稳模式:①扭转发散:缆索承重大跨桥梁(悬索、单索面斜拉),力学计算 特点是要充分考虑结构的几何非线性与外荷载非线性,材料非线性通常可忽略。②侧向屈曲
建筑物稀少地区;平缓的丘陵地;a=0.22.④Ⅳ(D):中、高层建筑物密集地区;起伏较大
的丘陵地;a=0.30。
Vz 54、 风剖面:平均风速的高度变化。 VR
Z ZR
α:由地表粗糙程度决定的幂指数。
55、 瞬时风速 = 平均风速 + 脉动风速。 56、 结构的风作用:静力作用、动力作用、使用性及环境影响。 57、 静力作用:变形与强度(帷幕结构的破坏、悬吊与张拉薄膜结构的破坏、输电线塔的 翻倒),稳定性(桥梁的扭转发散、横向屈曲、结构的构件屈曲)。
47、 特征长度:物体的某一代表性长度,它可以是圆柱体的直径,桥梁的高度或宽度等等。 48、 攻角:流体流向物体的相对角度。 49、 雷诺数代表了惯性力与粘性力之比。雷诺数 Re 较大时,惯性效应起主要作用;Re 较 小时,则粘性即层流和湍流,湍流又叫紊流。层流经过一个障碍物后, 其尾流形态与雷诺数有关,可以由层流转变为紊流。
界状态,找出提高气动稳定性的措施。 64、 颤振临界风速:由稳定状态转变为不稳定状态的对应风速就称为颤振临界风速。 65、 抖振:风速中脉动成分(紊流)所引起的一种强迫振动。 66、 涡激共振:绕流钝体结构会发生旋涡的脱落,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。 67、 涡激力:当钝体截面受到均匀流的作用时,截面背后的周期性漩涡脱落将产生周期变 化的作用力。 68、 涡激振动(涡振):当被绕流的物体是一个振动体系时,周期性的涡激力将引起结构的 涡激振动。 69、 涡激共振是一种带有自激性质的强迫振动。 70、 拉索振动类型:①风致振动 涡激共振、尾流驰振、驰振、风雨激振。②非风致振动参 数振动、内共振。 71、 控制拉索振动的三种措施①空气动力学措施(改变拉索表面形状)。②结构措施(辅助 索)。③机械减振措施(阻尼器)。 72、 空气动力学相似准则 (相似参数):①相似现象:两同类物理现象,对应点上对应瞬时 的所有特征物理量保持各自的固定比例关系。②相似准则:两相似现象,对应点上由特征物 理量组合而成的无量纲参数相同。 73、 桥梁抗风试验的意义和作用:①为结构(桥梁)设计提供依据。②为制定结构(桥梁) 抗风设计规范提供依据。③为结构物的风环境干扰作出预测和评估。④为风对结构作用现象 的机理研究提供有效手段。 74、 结构风洞试验的分类:①以模型分类:风洞试验模型分为刚体模型(节段模型、整体 模型)和弹性模型(气动弹性模型)。②以实验内容分类:分为风压试验、风力试验、振动 试验、风环境试验。 75、 地震动方程的推导:
21、 地震动输入方式:①在地震反应分析中,地震动一般分别沿两个最不利方向 纵桥 向和横桥向输入。②拱桥和位于烈度为 9 度区的悬臂结构应考虑竖向地震力作用,其地震力 系数为水平向的 0.5 倍;其余一般不考虑。③地震动的输入方式可分为同步、不同步多点输 入。 22、 多点激振:各支承处输入地震动的不同,在地震反应分析中就要考虑多支承不同激励, 简称多点激振。 23、 行波效应:因地震动沿桥纵轴向先后到达的时间差,引起各支承处输入地震时程的相位 差,简称行波效应。 24、 延性抗震理论不同于强度理论之处:它是通过结构选定部位的塑性变形(形成塑性铰) 来抵抗地震作用的。 25、 延性:通常定义为在初始强度没有明显退化情况下的非弹性变形能力。 26、 延性指标:曲率延性系数、位移延性系数。 27、 延性抗震设计的基本思想:通过设计,使结构具有能够适应大地震激起的反复的弹塑 性变形循环的滞回延性,则结构在遭遇设计预期的大地震时,尽管可能严重损坏,但结构抗 震设防的最低目标——免于倒塌破坏却始终能得到保证。 28、 结构控制技术:这种技术在工程结构的特定部位装设某种装置(如耗能支承等)、或 某种子结构(如调频质量阻尼器 Tuned Mass Damper ,TMD 等)、或施加外力(外部能量 输入),以改变或调整结构的动力特性或动力作用,确保结构本身及各种附属结构物的安全。 29、 结构控制技术可以分为被动控制、主动控制及混合控制。 30、 减隔震技术利用了结构地震反应的两个基本规律:①地震动的频率成分非常复杂,但 地震能量一般集中在一个频率范围内。②结构的阻尼越大,结构的地震反应越小。 31、 延性抗震设计考虑的是:如何为结构提供抵抗地震的能力。 32、 减隔震技术与延性抗震设计的比较:①相同点:两者都是通过延长周期以避开地震能 量集中的周期范围,并且增大阻尼以耗散能量来达到减小地震反应的目的。②不同点:a、 延性抗震设计考虑的是如何为结构提供抵抗地震的能力;减隔震技术是要大大减小传递到结 构重要构件上的地震能量,而将这一地震能量转移到减隔震装置上。b、延性抗震设计是形 成塑性铰以降低刚度延长周期,同时利用塑性铰的滞回特性提供耗能能力(相当于增大阻 尼)。因此,结构构件的损伤是不可避免的,震后的修复工作比较麻烦;减隔震技术通过设 置减隔震装置来延长周期,并增大阻尼以耗散能量。因此,可以避免结构构件的损伤,而减 隔震装置发生损伤时,替换比较简单。 33、 桥梁结构风致效应属于流体与固体相互作用的范畴。 34、 桥梁风工程的研究方法主要有三种:理论分析、风洞试验与现场观测以及数值模拟。 35、 桥梁风致振动减震措施:①空气动力学措施。②机械减震措施(阻尼器)。 36、 流体力学研究流体的宏观运动,因此其基本假设是连续介质假设。 37、 流体的性质和分类:①粘性:理想流体和粘性流体(牛顿流体)。②压缩性:不可压缩 流体和可压缩流体。 38、 拉格朗日法:描写流体质点的位置随时间变化的规律。 39、 欧拉法:描写出流体占据的空间各点的速度分布,称之为速度场。 40、 流体运动分类:①以运动形式为标准:描述平动的特征量是平动速度;描述转动的特 征量是速度场的旋度,又称为涡旋矢量;描述变形的特征量是变形速度张量。如果在整个流 场中处处旋度都为零,则此运动称为无旋运动,反之称为有旋运动。② 以时间为标准:流 场与时间无关而始终不变的称为定常运动,反之称为不定常运动。定常流动又称为层流或平 滑流;非定常运动又称为湍流或紊流。③以空间为标准:流场只依赖于一个空间坐标的称为 一维运动或一维流场;依赖于两个空间坐标的称为二维运动;依赖于三个空间坐标的是三维
1、 震级和烈度:震级指一次地震释放能量的大小。烈度指地震对地表及工程结构影响的强 弱程度。 2、 烈度影响因素:震源 M、传播途径与震中距 R、场地条件 S、其它。 3、 桥梁震害的原因:①地震强度。②场地情况。③认为错误。④结构地震易损性。 4、 桥梁震害的形成:①地基失效引起的破坏。②结构强振引起的破坏。 5、 桥梁震害的类型:①墩柱的弯曲破坏。②墩柱的剪切破坏。③墩柱的基脚破坏。 6、 三级设防思想:小震不坏,中震可修,大震不倒。 7、 确定抗震设防标准应考虑的因素:①根据桥梁的重要性程度确定该结构的设计基准期; ②地震破坏后,桥梁结构功能丧失可能引起次生灾害的损失;③建设单位所能承担抗震防灾 的最大经济能力。 8、 预期地震出现概率的另一种表达方式:①地震超越概率:定场地在未来一定时间内遭遇 到大于或等于给定地震的概率,以年超越概率或设计基准期超越概率表示;②地震重现期: 定场地重复出现大于或等于给定地震的平均时间间隔。 9、 《公路工程抗震设计规范》:单一水准的抗震设防思想;《城市桥梁抗震设计规范》:三 级设防思想。 10、 分析和认识桥梁结构的自振周期、振型和阻尼比这些动力特性的重要意义:桥梁结构 的自振周期和地震动卓越(主要)周期越接近,它的振型接受到地震力的影响越大;而结构 的阻尼比越小,结构所受的震害也越大。分析和认识桥梁结构的自振周期、振型和阻尼比这 些动力特性的重要意义就在于此。 11、 地震力理论:也称地震作用理论,研究地震时地面运动对结构物产生的动态效果。 12、 确定性地震力计算方法:①静力法。②动力反应谱法。③动态时程分析法。 13、 动态时程分析法:精细分析方法,用于重要、复杂、的大跨桥梁抗震计算。 14、 动态时程分析法步骤:①选定合适的地震动输入(地震动加速度时程);②采用多节点 多自由度的结构有限元动力计算模型建立地震振动方程;③采用逐步积分法对方程进行求 解,计算地震过程中每一瞬时结构的位移、速度和加速度反应;④分析出结构在地震作用下 弹性和非弹性阶段的内力变化以及构件逐步开裂、损坏直至倒塌的全过程。 15、 桥梁抗震设计的任务:是选择合理的结构形式,并为结构提供较强的抗震能力,具体 包括以下三个方面:①正确选择能够有效地抵抗地震作用的结构形式;②合理地分配结构的 刚度、质量和阻尼等动力参数,以便最大限度地利用构件和材料的承载和变形能力;③正确 估计地震可能对结构造成的破坏,以便通过结构、构造和其它抗震措施,使损失控制在限定 的范围内。 16、 抗震概念设计:是指根据地震灾害和工程经验等获得的基本设计原则和设计思想,正 确地解决结构总体方案、材料使用和细部构造,以达到合理抗震设计的目的。合理的抗震设 计,要求设计出来的结构,在强度、刚度和延性等指标上有最佳的组合,使结构能够经济地 实现抗震设防的目标。 17、 理想的桥梁结构体系布置应是:①从几何线形上看:是直桥,而且各墩高度相差不大。 ②从结构布局上看:上部结构是连续的,伸缩缝尽可能少;桥梁保持小跨径;在多个桥墩上 布置弹性支座;各个桥墩的强度和刚度在各个方向都相同;基础是建造在坚硬的场地上。 18、 进行地震反应分析,正确预测地震对桥梁结构的影响是进行桥梁抗震设计的基础。 19、 桥梁结构的地震反应分析是一个抗震动力学问题。动力学问题都具有三个要素,即输 入(激励)、系统、输出(反应)。 20、 地震动输入是进行结构地震反应分析的依据。结构的地震反应以及破坏与否,除和结 构的动力特性、弹塑性变形性质、变形能力有关外,还和地震动的特性(幅值、频谱特性和 持续时间)密切相关。