馳振是指由於流動分離和旋渦脫落而產生的空氣動力負阻尼分量，導致細長結構失穩式的振動。
基本介紹
- 中文名：馳振
- 外文名：Galloping
- 包括：橫流馳振和尾流馳振
- 類型：自激型振動
- 影響：只影響單一振型
- 定義：流體誘發的非流線型的不穩定振動
馳振現象,控制措施,被動控制,主動控制,混合控制,半主動控制,氣動控制,尾流馳振性能,
馳振現象
馳振一般發生在正方形、矩形、直角形等複雜不規則的非流線型截面的結構中。馳振產生的機理是由於升力曲線具有負斜率，所以說使得空氣升力具有負阻尼作用，從而使結構能夠源源不斷地從外界吸收能量，從而形成類似顫振的發散振動現象。根據產生機理的不同，馳振可以分為尾流馳振和橫流馳振兩種。尾流馳振是由繞過前方結構的波動性來流激發下游結構物產生的不穩定振動。比如說斜拉橋的拉索、懸索橋吊桿最容易發生尾流馳振。橫流馳振是由升力曲線的負斜率所引起的發散性彎曲自激振動。這種負斜率使得振動過程中結構的位移始終與空氣力的方向相一致，結構不斷從外界吸收能量，從而形成不穩定振動。橫流馳振一般發生在具有稜角的非流線型截面的柔性輕質結構中，懸吊體系橋樑結構中的拉索和吊桿最有可能發生橫流馳振。此外，對於寬高比較小的梁式鋼橋，高柔的大跨徑斜拉橋、懸索橋橋塔以及連續鋼構橋在最大懸臂施工階段的主梁都存在著發生馳振發散的可能性。
控制措施
被動控制
1.耗能減振系統
耗能減振系統就是指將需要減振的結構物的某個非承重構件設計成耗能元件，在地震或風荷載作用下，阻尼器產生較大的阻尼來耗散能量。耗能減振系統大體可以分為兩類：
（1）耗能構件減振體，主要利用耗能支撐、耗能剪力牆等非承重構件作為耗能裝置；
（2）阻尼器減振，包括粘彈性阻尼器、摩擦阻尼器、金屬阻尼器等。
2.吸振減振系統
吸振減振技術是在主結構中附加子結構，使結構的振動發生轉移和能量在主結構與子結構之問重新分配，目的是減小結構風振反應。主要的吸振減振裝置有：
（1）調諧質量阻尼器
是一個由阻尼器、彈簧、質量塊組成的振動系統，其工作原理是在原結構中加入了TMD系統，原結構動力特性發生了改變，在外力的作用下，結構物如果產生振動時，TMD系統也將隨之一起振動，並在結構上產生控制力的反作用，從而達到減小結構振動的目的。
（2）調諧液體阻尼器
調諧液體阻尼器系統簡稱TLD，是利用液體的運動吸收能量的原理來達到耗散結構的振動時產生的能量。TLD最早套用在海洋輪船和太空飛行器上，它的優點很明顯，就是成本不高，維護容易，便於安裝。
調諧液柱阻尼器是一種形管狀的水箱，把增加阻尼的隔柵設有水箱中間，依靠水箱中水在晃動過程中產生的水的慣性力，來減小結構的振動。
主動控制
隨激勵輸入改變主動控制的實時控制力也隨之改變，其效果與外荷載的特性沒有關係，所以主動控制與被動控制相比較，前者明顯優於後者。主動控制裝置種類很多，主要有線性馬達控制、氣體脈衝發生器、主動支撐系統、主動控制調諧質量阻尼器系統等。
按照控制律與結構回響或外界激勵是否相關聯的特點，主動控制又可以分為開閉環控制、閉環控制和開環控制等。主動控制雖然控制效果好，但其缺點也比較明顯，主動裝置複雜且需經常維護，而且造價相對於其它控制措施而言高出很多，因此，經濟因素較大的限制了工程套用範圍。目前主動控制的套用主要集中在經濟發達和地震烈度較高的地區如日本、美國等地區。
混合控制
混合控制指的是在結構物上同時施加主動控制與被動控制的控制方式。把主動控制與被動控制結合起來，能夠產生很好的相互彌補的作用：一方面，被動控制由於引入了主動控制，其控制效果增強，提高了系統的可靠度；另一方面，主動控制由於被動控制的參與，大大減小了主動控制力，增強系統的穩定性和可靠性。當今，混合控制主要有以下幾類主動控制和基礎隔震相結合的混合控制系統、主動控制與耗能裝置相結合的控制系統、ATMD與TMD相組合的控制系統。
半主動控制
半主動控制是通過改變受控結構的參數來取得增強結構抗振能量的效果，不需要大量的外部能源和結構振動的外部信息。半主動控制系統用帶開關的附加剛度裝置及附加阻尼器與主體結構相連而成，其控制裝置的剛度和阻尼變化是不連續的，只能在幾種預先設計好的的幾種工作狀態間切換，通過控制開關的打開或關閉控制裝置參數的變化。
氣動控制
所謂的氣動控制措施就是在結構的初步設計階段，通過風洞模型試驗法、解析法以及數值風洞模擬技術等對結構各種截面的空氣動力性能進行分析比較，選擇一個具有較好氣動性能的合理截面，也就是通常所說的“氣動選型”，以達到減小風振對結構破壞的目的。
尾流馳振性能
（1）雙圓柱索尾流馳振與柱間距離有關。當來流風向與兩柱圓心的連線呈一定夾角時，下游索才可能發生尾流馳振。
（2）雙圓柱索尾流馳振的振動軌跡具有方向性。在下游索振幅增大的過程中，阻力為其輸入正功，加劇了結構在該方向上的振動；而升力做功很小甚至為其輸入負功，抑制了結構在該方向上的振動。在兩者共同作用下，振動軌跡將成為橢圓，其長軸沿阻力方向，即水平方向。
（3）只有當下游索的振動頻率明顯小於上游索的漩渦脫落頻率時，尾流馳振才可能發生。若下游索的振動頻率過大將破壞尾流馳振的條件。
（5）在橋塔尾流的作用下，塔周長吊索的氣動特性易受塔柱尾流控制，塔柱脫落的漩渦使吊索氣動力做功的時程曲線出現了大幅波動，其波動幅度隨吊索振動頻率的增大而增大，使氣動力不能持續穩定地為吊索輸入能量。塔周長吊索振動頻率較低時存在發生尾流馳振的可能性，距橋塔較近的吊索發生尾流馳振的可能性較高。
