吴长青， 张志田

(湖南大学土木工程学院风工程试验研究中心， 湖南 长沙 410082)

引 言

至今为止，大跨度桥梁的颤振稳定性仍以颤振临界风速是否大于颤振检验风速这一标准来评价，即当风速大于颤振临界值时，桥梁结构的响应将会快速发展并直至失稳破坏。受到这一标准的束缚，桥梁颤振后的运动状态与强健性问题一直未得到抗风设计者的广泛关注。1940年11月7日，原Tacoma桥在8级风的作用下，发生了剧烈的扭转振动，并在持续近70 min的大幅振动后因部分吊杆被拉断而最终导致桥面断裂坠入海湾。显然，原Tacoma桥经历了颤振失稳的过程，然而当前的评价标准与桥梁抗风理论无法对此给出合理的解释。从20世纪70年代未开始，针对飞机机翼断面的非线性气弹问题展开了大量的研究，结果表明机翼的颤振失稳特征并非发散，而是表现为明显的极限环振动(LCO)，且这种特征的振动状态强烈地依赖于结构的非线性与气弹非线性[1]。与机翼类似，桥梁的后颤振也是呈非线性特性的极限环振动问题，当风速超过颤振临界值时，结构的非线性特性与断面的非线性气弹特性共同决定了振幅的演变规律与LCO幅值。因此，要准确地评估桥梁的后颤振性能，必须建立一套非线性气弹稳定分析理论。

桥梁的后颤振问题是一类非线性气弹问题，涉及结构的几何非线性、材料非线性以及气动力非线性等，此外，颤振失稳是由非定常的气动自激力决定的，因此建立可靠的非线性非定常气动力模型是准确评估桥梁结构后颤振性能的关键所在。……