桥梁涡振 桥梁涡振的特点

桥梁涡振现象的

在桥梁工程中，涡振现象是一种不可忽视的动态行为。它源于气流与桥梁之间的相互作用，具体表现为振动机制的双重性。

一、振动机制的自激与强迫双重特性

当气流绕过桥梁断面时，产生的周期性涡旋脱落，使桥梁表现出既自激又强迫的振动特性。这种复杂的动态行为在特定条件下，如涡旋脱落频率与桥梁固有频率相近时，会触发共振现象，俗称“锁定”效应。这种效应使桥梁的振动幅度急剧增大，形成显著的涡振现象。

二、振幅的稳定性与有限性

在特定的风速范围内，桥梁的振动幅度会保持稳定，不会无限增大。这一点在实际工程中有明确的实例佐证，如东京湾大桥跨中振幅曾观测到的50cm的竖向涡振。这一特点对于工程师来说，是评估和控制涡振现象的重要参考。

三、复杂的影响因素

涡振现象的诱发和表现与众多因素密切相关。桥梁的几何形状、风速及风向、结构阻尼比等都是影响其发生和程度的重要因素。施工过程中的临时设施，如水马，也可能通过改变桥梁的气动外形，诱发涡振。

四、安全与舒适性的考量

虽然涡振一般不会导致灾难性的破坏，如颤振那样，但长期的大幅振动会对桥梁结构造成疲劳损伤，影响桥梁的使用寿命。剧烈的振动也会影响行车舒适性，对通行车辆和行人造成不适。

五、有效的控制措施

工程师们通常会采用气动优化设计来抑制涡振的振幅。例如，通过安装扰流板、导流板等装置，改变气流在桥梁断面的流动状态，从而减小涡旋脱落的频率和强度，达到抑制涡振的目的。这些措施在实际工程应用中已经取得了显著的效果。

涡振现象是桥梁工程中一项重要的研究课题。深入理解其机理、特点和控制措施，对于保障桥梁的安全运营、提高行车舒适性具有重要意义。