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方形截面桥塔的驰振机理及气动制振措施研究
摘要
本文主要研究了方形截面桥塔的驰振机理及气动制振措施，介绍了驰振的定义和原因，分析了方形截面桥塔存在驰振问题的原因和机理，进而总结了气动制振的原理和措施，并且探究了基于涡激振动抑制的方法对方形截面桥塔的振动控制效果，提出了更优的振动控制方案。
关键词：驰振，方形截面桥塔，气动制振，涡激振动
1.概述
随着现代桥梁工程的不断发展，越来越多的大型桥梁被建造出来，桥梁工程的大规模化和复杂化带来了许多挑战。在桥塔的设计中，往往会出现驰振的现象，严重影响到了桥梁的安全性和使用寿命。因此，针对桥塔的驰振问题，进行深入的研究和探索，具有重要意义。
在本文中，主要以方形截面桥塔为研究对象，分析其存在驰振现象的原因和机理，并探讨了气动制振的原理和方法，通过实验研究，得出了相应的结论和建议，可以为桥塔的设计和实际运用提供指导和借鉴。
2.驰振机理
驰振是指结构振动的一种特殊形式，是由某种共振模态引起的，因此要解决驰振问题，就需要找出共振的模式，从而制定相应的抑制措施。
方形截面桥塔存在驰振的原因主要是由于自然风的作用，也就是风致振动。因为方形截面的桥塔在自然风力作用下，存在明显的风荷载分布扭曲现象，且桥塔的边角部位的风速要比其他部位的风速高，因此在桥塔的两个相对对角线上，会产生对称的振动反应，形成所谓的斯特劳哈尔共振模态。
除此之外，还有桥墩上端的钢筋水泥混凝土疲劳受损、钢筋锈蚀等原因也有可能导致驰振问题的发生。
3.气动制振
气动制振是指利用气动力学的原理和方法，对结构进行振动抑制的一种技术手段。其原理是利用空气力的相位和幅度，对结构进行抑制。
对于方形截面桥塔来说，一般采用以下气动制振措施：
（1）采用锥形抛缘设计，减少风荷载分布的扭曲现象，从而减缓振动的发生。
（2）利用风洞模拟实验，分析桥塔存在的共振模态，并选择相应的防护措施进行修正。
（3）在桥塔的垂直面上安装阻尼器，以增加桥塔的阻尼比，有利于抑制驰振的发生。
（4）在桥墩上设置消能器，对桥墩进行抑制，减缓桥塔边界层内的涡动输运，进而减弱驰振。
4.涡激振动抑制
除了以上气动制振措施外，还有一种新型振动控制方法——涡激振动抑制，该方法是通过利用涡激振动的机理，对结构进行抑制。
具体措施是在桥塔的某些位置设置合理的障碍物，当工作流体进入到障碍物的近处时，会产生流体的势幅变化和涡量的剧烈增加，从而产生相应的激振力，借此扭曲共振模式，对结构进行抑制。
该方法的优点是动态性好、安装简单、调节方便、抑振效果显著，在实际应用中有着广泛的应用前景。
5.结论与建议
通过对方形截面桥塔的驰振机理和气动制振措施的研究，我们得出了以下结论：
（1）方形截面桥塔存在驰振的机理主要是由于自然风荷载分布的扭曲现象，边角部位的风速偏高导致的斯特劳哈尔共振模态。
（2）合理采用气动制振措施，如设计合理型式，风洞模拟实验，设置阻尼器和消能器等，可以有效抑制驰振问题的发生。
（3）涡激振动抑制是一种新型的振动控制方法，可以对方形截面桥塔的动态抑制提供更优解决方案。
因此，针对方形截面桥塔的驰振问题，应该在桥塔设计过程中加强风力评估和气动力学分析，综合运用各种抑制措施，提高桥塔的动态抗震能力和服务寿命。同时，对于更广泛的桥塔设计和抗震问题，也应该加强研究和探索，为我们的科技进步和社会发展做出更大的贡献。