大跨度桥梁耦合颤抖振响应分析 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:同济大学

作者:丁泉顺

出品人:

页数:137

译者:

出版时间:2007-4

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787560834047

丛书系列:

图书标签:

• 桥梁工程
• 耦合颤抖
• 振动分析
• 大跨度桥梁
• 结构动力学
• 风桥相互作用
• 有限元分析
• 桥梁设计
• 气动弹性
• 桥梁健康监测

宏伟的跨越：现代桥梁工程的力学挑战与解决方案 跨越江河湖海，连接陆地与陆地，大跨度桥梁不仅是交通运输的动脉，更是人类工程智慧的结晶，是现代文明的地标。然而，这些雄伟的结构在满足日益增长的交通需求的同时，也面临着严峻的力学挑战。当风、地震、车辆荷载等外部激励作用于桥梁时，它们并非孤立地产生单一的响应，而是可能相互叠加、影响，形成复杂的耦合振动现象。这些耦合振动，尤其是可能导致结构失效的颤振，是工程师们在设计和建造大跨度桥梁时必须深入理解和精确控制的关键问题。 本书旨在深入探讨现代大跨度桥梁在各种外部激励下可能产生的耦合颤振振动响应，并在此基础上阐述相应的分析方法与控制策略。本书内容严谨，逻辑清晰，从基础的结构动力学理论出发，逐步深入到复杂的非线性动力学行为，力求为读者构建一个全面而深刻的认知框架。 第一部分：大跨度桥梁的动力学基础与耦合机理 本部分将为读者打下坚实的理论基础。首先，我们会回顾经典结构动力学理论，包括单自由度系统和多自由度系统的振动方程、自由振动和强迫振动的概念。接着，我们将聚焦于大跨度桥梁结构的特点，例如其质量分布、刚度特性、阻尼机制以及不同构件（主梁、桥塔、缆索等）之间的动力学耦合关系。 我们将详细阐述不同激励源（如风荷载、地震动、交通荷载）的动力学特性，并分析它们如何与桥梁结构的固有频率和振型发生耦合。特别地，我们将深入探讨气动弹性力学在风致振动分析中的核心作用，包括气动导纳、气动阻尼和气动刚度等概念，以及它们如何引发自激振动，如颤振。此外，地震荷载作用下的结构动力响应，包括场地效应、地震波的传播以及结构与地基的相互作用也将得到详尽阐述。 第二部分：大跨度桥梁耦合颤振响应分析 本部分将进入具体的分析方法和技术。我们将介绍在动力学分析中常用的数值方法，如有限元法（FEM），并重点讨论如何构建准确的大跨度桥梁动力学模型。这包括如何根据桥梁的几何形状、材料属性和连接方式，精确地离散化结构，并建立相应的质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵。 随后，我们将深入讲解不同类型的耦合振动分析。这包括： 风致颤振分析： 详细介绍如何通过计算流体动力学（CFD）模拟、风洞试验数据以及解析模型来确定风荷载的随机特性，并分析风荷载与桥梁气动弹性特性耦合产生的颤振现象。我们将讨论颤振的判别准则、临界风速以及颤振发展过程。 地震感应动力响应分析： 重点分析在不同地震波输入下，桥梁结构可能产生的时程响应，包括位移、速度、加速度以及内力。我们将探讨不同阻尼比、不同土体条件下，结构对地震动的敏感性，以及可能出现的共振现象。 交通荷载引起的振动分析： 分析车辆、列车等交通荷载在桥面上移动时产生的动荷载特性，以及这些荷载如何与桥梁的动力特性耦合，导致结构产生持续或随机的振动。我们会讨论不同车速、车流量、车型对桥梁动力响应的影响。 多激励耦合作用下的动力响应： 这是本部分的核心内容之一。我们将研究风、地震、交通荷载等多种激励同时作用于桥梁时，它们如何相互叠加、影响，产生更复杂的耦合振动模式。例如，风振与地震振动的耦合，或风振与交通振动的耦合，可能导致结构响应的放大或减弱，也可能引发新的不稳定性。我们将探讨这些耦合效应的机理，以及如何进行精确的数值模拟。 在分析方法方面，我们将介绍线性时域分析、非线性时域分析、模态叠加法等多种数值求解技术，并讨论其各自的适用范围和局限性。 第三部分：大跨度桥梁耦合颤振的控制与减振 理解了耦合颤振的产生机制和分析方法，本部分将聚焦于如何有效控制和减缓这些不利的振动。我们将系统介绍各种主动、被动以及混合的减振技术，并评估它们在大跨度桥梁工程中的应用潜力。 被动减振技术： 包括改变结构的动力特性（如改变刚度、质量分布）、增加阻尼（如设置粘滞阻尼器、摩擦阻尼器、金属阻尼器）以及调谐质量阻尼器（TMD）的应用。我们将深入分析这些被动减振装置的减振原理、设计参数选择以及在实际工程中的布置策略。 主动减振技术： 介绍基于传感器、控制器和执行器的反馈控制系统，如何实时监测结构振动并主动施加反向力来抵消振动。我们将讨论不同类型的主动控制策略，如主动质量阻尼器（AMD）、主动液体阻尼器（ALD）等。 混合减振技术： 探讨结合主动和被动减振方式的优势，以期达到更优的减振效果。 颤振抑制措施： 针对风致颤振，我们将讨论通过改进桥梁断面形状（如光滑化、设置导流板）、增加桥面阻尼、采用粘弹性材料等手段来提高桥梁的气动弹性稳定性。 抗震韧性设计： 讨论如何通过结构优化、隔震技术、消能减震技术等手段，提高桥梁在地震作用下的安全性与可修复性。 本书不仅会阐述理论知识，还将结合大量的工程实例，展示这些分析方法和控制技术在实际大型桥梁工程中的应用成果。通过阅读本书，工程师、研究人员以及相关领域的学生将能够系统地掌握大跨度桥梁耦合颤振振动响应的分析方法，并能够运用先进的减振技术来保障桥梁的安全、可靠和舒适性，为建造更多安全、美观、可持续发展的宏伟桥梁贡献力量。

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初次翻阅时，我其实有些担心内容会过于晦涩难懂，毕竟“大跨度桥梁”和“耦合颤抖”听起来就不是什么轻松的话题。然而，这本书的行文风格却出乎意料地流畅且富有逻辑性。作者似乎非常善于将复杂的物理现象拆解成易于理解的层次结构。我注意到，在介绍某个复杂数学模型时，作者会先用一段通俗的语言来描述其物理背景和意义，然后再逐步深入到公式层面。这种叙事方式极大地降低了阅读门槛，使得我这个工程背景相对薄弱的读者也能跟上节奏。尤其是关于阻尼机制的探讨，书中不仅罗列了已有的理论，还对不同类型阻尼器的实际应用效果进行了对比分析，这种客观、平衡的视角让人信服。这本书更像是一次精心策划的知识之旅，带领读者一步步揭开宏大结构背后的科学奥秘，而不是简单地堆砌公式和数据。

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这本书带给我最大的冲击，来自于它对于“不确定性”的处理方式。在大跨度桥梁的设计中，总会有一些难以完全预测的外部因素和内部材料的微小差异。这本书并没有试图用一个完美的模型来掩盖这些不确定性，而是系统地讨论了如何通过概率论和随机过程的方法，将这种不确定性纳入到系统的响应分析中去。这种严谨的风险评估视角，完全颠覆了我过去对“精确计算”的刻板印象。它教会我认识到，真正的工程智慧在于如何在已知的信息和未知的变量之间找到最佳的平衡点。书中关于长期服役性能评估的部分，其深度和广度都超出了我的预期，它让我们看到，一座桥梁的设计并非终点，而是长期监测与动态优化的起点。这本书简直就是一本关于如何与一个庞大、复杂的工程实体“共存共荣”的深度指南。

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这本书的装帧质量本身就是一个亮点，厚实而坚韧的纸张，确保了书中那些密集的图表和复杂的数学符号能够被清晰准确地呈现出来，这一点对于需要长期参考的专业书籍来说至关重要。但更让我欣赏的，是它在理论体系构建上的宏大格局。它似乎不满足于解决单个问题，而是试图构建一个全面的分析框架，将结构动力学、空气动力学以及材料科学中的相关原理融会贯通。我个人对书中关于“模态叠加法”在处理非线性响应时的局限性分析特别感兴趣，作者没有回避现有方法的不足，反而提出了几种可能的改进思路，这种敢于直面挑战的学术态度令人钦佩。阅读过程中，我多次停下来思考，这本书对于提升工程实践中的预测能力和抗风险能力，无疑具有极强的指导意义，它提供的是解决问题的底层逻辑，而非临时的修补方案。

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老实说，我对这类技术书籍的阅读速度通常很慢，需要反复咀嚼才能消化。但这本书给我的感觉却有些不同，它像是一部结构力学的史诗，每翻开一页，都能感受到作者在信息密度上的巨大投入。我尤其关注了其中关于数值模拟方法的介绍部分，那部分内容详实得令人惊讶，从有限元模型的建立到求解算法的选择，都有详尽的论述。我尝试对比了其他几本相关领域的基础读物，发现这本书在处理多物理场耦合效应，特别是风荷载与结构运动之间的反馈机制时，展现出了极高的成熟度和前瞻性。它没有停留在理论层面，而是将大量的实际工程案例融入分析之中，这使得抽象的概念变得具体可感。对我而言，最大的收获是理解了“稳态”背后隐藏的无数个“动态调整”的瞬间，这让我对日常通勤中见到的宏伟建筑，都有了全新的敬畏感。这本书的深度，足以让资深研究者进行再探索，其广度也足以引导初学者进入这个前沿领域。

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这本书的封面设计着实吸引人，那种深邃的蓝色背景配上精妙的结构图，一下子就让人感觉进入了一个专业且深奥的领域。我本来对土木工程的了解仅限于表面，知道桥梁很重要，但对于其内部的动态响应，尤其是“颤抖振动”这种听起来就充满危险的现象，完全是闻所未闻。拿到书后，我首先被它严谨的排版和丰富的图表所折服。作者似乎非常注重细节，每一个公式的推导都清晰可见，即便是像我这样的非专业人士，也能大致跟上思路。它不像那种枯燥的教科书，反而更像一位经验丰富的工程师在手把手地教你如何去“聆听”一座大桥的声音，感受它在风雨中可能承受的压力。我特别喜欢其中关于极端载荷下结构非线性特性的章节，那种对潜在风险的深入剖析，让人在赞叹人类智慧的同时，也对自然的伟力心生敬畏。这本书的价值在于，它不仅仅是提供知识，更是在培养一种结构安全意识，让读者从更深层次去理解“稳固”二字的真正含义。

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