桥梁风工程PDF电子书下载

目录 1

第一章　概论 1

1.1　桥梁风致病害的典型案例 1

1.1.1 旧塔科马悬索桥风毁事故 1

1.1.2 日本东京湾通道桥的涡激共振病害 2

1.1.3　斜拉桥的拉索风雨振 4

1.2　桥梁风工程简介 4

1.2.1　桥梁风工程的研究内容 5

1.2.3　桥梁风致振动的减振措施 6

1.2.2　桥梁风工程的主要研究方法 6

1.3　我国的桥梁风工程研究 7

第二章　桥梁风工程的力学基础 9

2.1　经典梁理论与杆件扭转理论 9

2.1.1 梁的弯曲 9

2.1.2　杆的扭转 10

2.1.3　弯曲扭转的耦合 11

2.1.4　影响线与影响面 11

2.2　结构运动方程的建立与简化 11

2.2.1　广义位移与广义力 11

2.2.2　拉格朗日方程 12

2.2.3　有限元运动方程 13

2.3　结构振动 14

2.3.1　简谐振动与谐波分析 14

2.3.2　单自由度体系的振动 16

2.3.3　多自由度系统的振动 19

2.3.4 自激振动 21

2.4　流体力学基本知识 21

2.4.2　流体的性质与分类 22

2.4.3　拉格朗日描述法与欧拉描述法轨迹与流线 22

2.4.1　基本假设与研究方法 22

2.4.4　流体运动的速度分解和运动分类 23

2.4.5　边界层 23

2.4.6　流体所受的力及性质 24

2.4.7　流体力学基本方程 24

2.4.8　涡旋运动 26

2.5　空气动力学与气动弹性力学 26

2.5.1　常用的无量纲参数 26

2.5.2　雷诺数的意义、层流与湍流（紊流）、紊流强度 27

2.5.3　圆柱绕流问题 28

3.1　随机变量 32

第三章　随机振动基础知识 32

3.2　随机变量的数字特征 33

3.2.1　数学期望 34

3.2.2　方差 34

3.2.3　协方差和相关系数 35

3.2.4　矩，n维随机向量 36

3.3　随机过程 36

3.3.1　随机过程，平稳随机过程 36

3.3.2　互相关函数，自相关函数 37

3.3.3　平稳随机过程的功率谱密度 38

3.4　线性单自由度系统的随机反应 40

3.3.4　谱密度的性质 40

3.4.1 随机响应的自相关函数 41

3.4.2　随机响应的功率谱密度 41

第四章　风环境 43

4.1 自然风 43

4.1.1　影响自然风的重要因素 43

4.1.2　自然风的分类 44

4.1.3　自然风的分级 44

4.2.1　平均风特性 45

4.2　近地风特性 45

4.2.2　风的脉动分量 48

4.2.3　风场模式概率描述的研究 53

第五章　静力风荷载与风致静力失稳 55

5.1　平均风产生的静荷载、三分力系数 55

5.1.1 风荷载的三分力、体轴坐标系和风轴坐标系 55

5.1.2　静力三分力系数及其影响因素 56

5.2　风致静力失稳 59

5.2.1　静力风荷载的变形依赖性 59

5.1.3　测定三分力系数的意义与方法 59

5.2.2　二维静风失稳模型 60

5.2.3　三维静风失稳模型 61

第六章　气动自激力　驰振与颤振 64

6.1　准定常气动力与驰振稳定性 64

6.1.1　准定常气动力 64

6.1.2　驰振稳定性判据 66

6.2　非定常气动自激力与颤振导数 67

6.2.1　理想平板气动自激力理论 67

6.2.2 Scanlan的桥梁颤振导数理论 68

6.2.4　用无量纲风速表示气动自激力与颤振导数 70

6.2.3　理想平板的颤振导数 70

6.3　基于节段模型风洞试验的颤振导数识别方法 73

6.3.1 自由振动信号时域识别法 73

6.3.2　强迫振动的时域法与频域法 75

6.3.3　自由振动频域法 82

6.4　基于计算流体力学数值模拟的颤振导数识别方法 82

6.4.1　控制方程和数值方法 82

6.4.2　气动导数和颤振临界风速计算 83

6.4.3　工程算例 84

6.5　颤振临界风速与临界状态 86

6.5.1　桥梁风致振动的二维简化数学模型 87

6.5.2　单自由度扭转颤振 90

6.5.3　两自由度耦合颤振理论 90

6.6　三维颤振分析的多模态参与单参数搜索法 92

6.6.1　多模态参与单参数搜索M-S法 93

6.6.2　M-S法全域自动搜索的实现过程 95

6.6.3　算例 97

6.6.4　结论 98

7.1　经典抖振理论 100

7.1.1　水平或竖直结构在分布随机激励下的响应 100

第七章　抖振与涡激振动 100

7.1.2　Davenport准定常抖振力模型 102

7.1.3　气动导纳函数 104

7.1.4 Scanlan抖振力修正模型 105

7.1.5　抖振响应的频域分析方法 106

7.1.6　抖振反应谱简介 114

7.2　抖振响应的时域分析方法 115

7.2.1　脉动风场的数值模拟 115

7.2.2　抖振响应的时域分析 119

7.2.3　抖振响应时域分析 122

7.3.1　全桥模型风洞试验 125

7.3　抖振响应的试验方法 125

7.3.2　既有桥梁抖振现场测量 126

7.4　抖振响应抑制方法 128

7.5　涡激振动 129

7.5.1　基本原理与分析理论 130

7.5.2　主梁断面气动性能优化 133

第八章　拉索振动与控制 139

8.1　拉索振动的类型 139

8.1.1　涡激共振 139

8.1.3　风雨激振 140

8.1.2　尾流驰振 140

8.2　拉索振动方程与参数共振 141

8.2.1　拉索振动方程 141

8.2.2　拉索参数共振 143

8.3　拉索风雨振研究概况 146

8.3.1　现场观测 146

8.3.2　风洞试验 150

8.3.3　理论分析 153

8.4.1　抑制拉索振动的措施 157

8.4　拉索的振动控制 157

8.4.2　拉索-阻尼器系统设计原理 159

8.4.3　洞庭湖大桥磁流变式拉索减振系统 162

第九章　风洞试验技术 166

9.1　边界层风洞 166

9.1.1　边界层风洞的分类和用途 167

9.1.2　边界层风洞的构造与特点 168

9.1.3　桥梁结构风洞试验主要仪器设备 170

9.2　节段模型试验 173

9.2.1 概述 173

9.1.4　测振试验设备 173

9.1.5　数据处理分析系统 173

9.2.2　刚性悬挂节段模型试验 174

9.2.3　强迫振动节段模型试验 175

9.2.4　弹性悬挂节段模型试验 175

9.3　全桥气动弹性模型试验 176

9.3.1　全桥气弹模型试验相似理论 177

9.3.2　悬索桥（含自锚式）全桥模型试验实例介绍 181

9.3.3　斜拉桥模型试验实例介绍 182

9.3.4　刚性桥梁全桥模型风洞试验实例介绍 184

9.4.2　拉条模型试验理论背景 186

9.4　拉条模型试验简介 186

9.4.1 概述 186

9.4.3　拉条模型试验方法 187

9.5　桥梁结构风工程试验新技术与研究课题 187

9.5.1　桥梁断面颤振导数识别研究 187

9.5.2　桥梁断面的气动导纳识别试验研究 188

9.5.3　桥梁断面的雷诺数效应试验研究 188

9.5.4　桥梁断面气动参数的不确定性试验研究 188

附录一　风工程专有名词中英文对照表 191

附录二　湖南大学风工程试验研究中心简介 194