俄羅斯伏爾加大橋波浪形振動

潑墨

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這是我們上課時候老師給我們看的視頻。

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哪位沒有理論有經驗的人可以解釋一下產生這么強烈振動的原因，可以給出解決的辦法。
百度的答案：
雖然說有強風由于154米大橋全部由長板金屬制成，金屬結構并不變形，但是視屏里可以看到 橋上和橋墩 中間的水泥也有強烈收縮，如此強烈波動 水泥怎么能夠不碎？ 即便是不碎也不見列口？ 而且也沒有碎石的殘渣？如果說橋的質量非常好所以沒事 怎么有會有強烈的起伏？ 況且疑點眾多，橋是上下起伏，強風掛過怎么不是左右搖擺？通過觀察發現并沒有風！具體可以看人的衣服或者水流其他的物體的擺動！好像有人站在橋上跳鋼絲床一樣，  真相永遠只有一個。誰的答案也不能絕對正確 ,Lz,我知道正確答案了，真相就是，橋發生了強烈震動，是什么導致橋發生劇烈的震動尚且還不清楚，但是 這個橋是鋼筋水泥的堅硬長型物體，在這種情況下，人的眼睛看上去就已經是像橡膠一樣的擺動，這是常識，   實際上如果有高速攝像機，可以看清橋沒有彎曲，只是在上下震動著！！
2 Z9 p5 [* z" B) k2 e$ \在這可以準確得說是風把橋吹的振動的。
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frazil

這個問題我大致看了一遍，個人覺得比較經典。希望高人討論討論，讓大家都增長一下見識。

frazil

初步懷疑是形成了駐波，但是我對速度及變化的視覺能力不是太敏感，還請那位眼睛分辨率較高的大俠看看是不是波節并沒有推進。如果是的話，激勵的頻率和恰好發生共振的頻率近似，而波又不向前推進，所以只需要很小的激勵便可將波動維持起來并且加強。由于橋的結構呈扁平式（這個我可以看出來），豎直和水平方向的頻率并不同，豎直發生共振的可能性也是比較大的。
# q' x' O9 c/ r' V1 S- F6 O; H6 ~可以測一下波動的頻率，觀察一下波動形式，是不是在設計的時候沒有把某個頻率給避開？而結構及支撐條件恰好又恰好易形成駐波。例如長度，剛性連接，頻率有湊巧了？可能要仔細觀察波形并測量數據了

LIAOYAO

這是風吹過橋造成的，從視頻可以看出橋是平板型的，是不利于空氣動力學的形狀，現在的橋兩側是機翼型的，如圖
  
國內最近幾年建成的大橋已經都有對應的結構動力分析與消能減震設計，如杭州灣大橋、膠州灣大橋等。
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美國的塔科馬海峽大橋于1940年7月1日通車，大橋在微風的吹拂下會出現晃動甚至扭曲變形的情況。這種共振是橫向的，沿著橋面的扭曲，橋面的一端上升，另一端下降。
& b5 {, w3 ]4 j5 n& L' e+ c. [四個月后戲劇性地被微風摧毀。
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xxdyjx373

資料很不錯  我還得多研究研究……

李澤

看著挺奇妙的，有點像混沌現象。

LIAOYAO

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3 z+ H% n) ?0 u3 i) j. g劇烈晃動成因
比較可信的原因是“卡門渦街”引發的共振，塔科瑪橋風毀事故和這次的俄伏爾加河大橋類似，人們對塔科瑪橋的風毀事故的原因進行了研究。一開始，就有二種不同的意見在進行爭論。—部份航空工程師認為塔科瑪橋的振動類似于機翼的顫振；而以馮卡門為代表的流體力學家認為，塔科瑪橋的主梁有著鈍頭的H型斷面，和流線型的機翼不同，存在著明顯的渦旋脫落，應該用渦激共振機理來解釋。

9 V5 ~+ K& D/ G馮•卡門1954年在《空氣動力學的發展》一書中寫道：塔科瑪海峽大橋的毀壞，是由周期性旋渦的共振引起的。設計的人想建造一個較便宜的結構，采用了平鈑來代替桁架作為邊墻。不幸，這些平鈑引起了渦旋的發放，使橋身開始扭轉振動。這一大橋的破壞現象，是振動與渦旋發放發生共振而引起的。20世紀60年代，經過計算和實驗，證明了馮•卡門的分折是正確的。塔科瑪橋的風毀事故，是一定流速的流體流經邊墻時，產生了卡門渦街；卡門渦街后渦的交替發放，會在物體上產生垂直于流動方向的交變側向力，迫使橋梁產生振動，當發放頻率與橋梁結構的固有頻率相耦合時，就會發生共振，造成破壞。
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3 W7 H8 B. L9 s9 D( M9 l1 B; B: g卡門渦街（Kármán vortex street）
卡門渦街頻率與流體速度和阻流體(旋渦發生體)寬度有如下關系：
　f=SrV/d
, G3 [% n# p+ c+ k6 v其中：
f=卡門渦街頻率
8 n6 q$ j0 Z) [  H( NSr=斯特勞哈爾數 (~0.2)
& U  ?! K+ U' Y8 G( RV=流體速度
d=阻流體迎面寬度
5 y! H" V& O7 R) F
為什么沒有被破壞
沒有破壞的原因非常多：
0 T2 r5 D# ?6 i, |1、看似劇烈搖擺，但總體變形沒有超過設計許可，結構不會破壞。
2、采用所謂‘柔性鉸’技術，可以有很大的變形許可，你看似波濤翻滾，但結構一點都沒有問題。
3、視頻中顯示橋面厚度變化，不一定是橋面厚度真的變化，而可能是空氣密度不均導致光線產生折射，只是顯示厚度差異，實際上并未變化；如同夏日在柏油馬路上開車，遠處路面顯示抖動一個道理。

xiaoshxin

我只看出俄羅斯工程師是多么的厲害，要是在國內，早就垮了

335063757

厲害