桥梁抗风概述(重庆大学)

悬索桥抗风综述4700字摘要：本文以大跨径悬索桥的抗风为研究对象，总结阐述了抗风研究的历史过程，着重分析了桥梁抗风设计的方法：采用拉索系统提高扁平箱梁形式悬索桥颤振临界风速；通过改善桥梁断面的外形来减小气动力的空气动力学措施；在加劲梁上安装一些辅助装置来增大结构的阻尼，并减小作用在结构上的气动力，从而达到提高悬索桥气动稳定性的目的的机械措施。

文中还对超长跨径悬索桥建设的可行性进行了研究。

关键词：桥梁抗风，拉索系统，空气动力学，机械措施，阻尼器1. 塔科玛桥的倒塌1940年华盛顿州塔科玛市的海面上刮起了风速19m/s的强风，刚竣工的全新的塔科玛悬索桥在风的吹动下，诱发了扭转振动导致了可怕的跨桥事故。

设计塔科玛桥时充分考虑了风的静力作用，还委托华盛顿大学做了模型试验，并无任何疏忽与漏洞。

事故的原因并不是风的静力作用，而是随时间变化的风产生的作用力所致。

塔科玛桥的悲剧发生之后，美国采用的确保悬索桥抗风稳定性的方法主要是两种。

一种是采用桁架加劲梁和开敞式的桥面使涡旋分散的方法，另一种是由自重增加刚度的方法。

北美抗风对策的实质是桁架和重量。

2. 欧洲抗风方式的改进欧洲的技术人员开始注意到了一种新的途径，例如采用扁平的翼型断面（Airfoil or Aerofoil Section）以减小风的作用力或者抑制涡旋的产生。

加劲梁由桁架向翼型断面箱梁的转变使悬索桥变得更加轻，更加经济了。

箱梁的另一个优点是和桁架相比，风的抗力仅为1/3，由于塔顶主缆传来的水平反力是由桥面系70%的风力而产生的，风的抗力减少至1/3，无疑对塔的设计带来很大的影响”。

采用这种方式的赛文桥由于忽视了悬索桥的重量而造的太轻了，在风作用和车辆行驶作用下，成为极敏感的结构。

风洞试验的结果，虽然没有出现塔科玛桥那样的破坏振动，但却总是常常出现发出嘎啦嘎啦响声的振动。

3. 20世纪末的悬索桥20世纪才真正是长大悬索桥的发展时期，日本架设了跨度近2 000m的世界第一的明石海峡大桥。

桥梁设计中的抗风性能优化与评估研究在现代交通基础设施建设中，桥梁作为跨越江河湖海、山谷沟壑的重要建筑物，发挥着至关重要的作用。

然而，风对桥梁的影响不容忽视，强风可能导致桥梁结构的振动、失稳甚至破坏，严重威胁着桥梁的安全和正常使用。

因此，在桥梁设计中，抗风性能的优化与评估成为了一个关键的研究课题。

一、风对桥梁的作用及影响风对桥梁的作用主要包括静力作用和动力作用。

静力作用是指风对桥梁结构产生的稳定压力和吸力，如桥梁的主梁、桥墩等部位会受到风的压力和吸力，可能导致结构的变形和内力增加。

动力作用则更为复杂，包括颤振、抖振和涡振等。

颤振是一种自激振动，当风速超过一定临界值时，桥梁结构可能发生大幅的、不稳定的振动，甚至导致结构破坏。

抖振是由风的脉动成分引起的随机振动，虽然不会导致结构的立即破坏，但长期的抖振作用会使结构产生疲劳损伤。

涡振则是由于风绕流桥梁结构时产生的周期性漩涡脱落引起的结构振动，通常振幅较小，但在特定条件下也可能对桥梁的舒适性和安全性产生影响。

二、桥梁抗风性能的优化设计方法为了提高桥梁的抗风性能，在设计阶段可以采取多种优化方法。

1、合理的桥型选择不同的桥型在抗风性能上具有不同的特点。

例如，悬索桥和斜拉桥由于其柔性较大，对风的敏感性相对较高；而梁桥和拱桥则相对较为刚性，抗风性能较好。

在设计时，应根据桥梁的跨度、地形条件和使用要求等因素，选择合适的桥型。

2、优化桥梁的外形和截面桥梁的外形和截面形状对风的绕流特性有重要影响。

通过采用流线型的外形和合理的截面形状，可以减小风的阻力和漩涡脱落，从而降低风对桥梁的作用。

例如，在主梁设计中，可以采用箱梁截面代替传统的 T 型梁截面，以提高抗风性能。

3、增加结构的阻尼阻尼是结构消耗能量的能力，增加结构的阻尼可以有效地抑制风振响应。

常见的增加阻尼的方法包括使用阻尼器、在结构中设置耗能构件等。

4、加强结构的连接和整体性良好的结构连接和整体性可以提高桥梁在风作用下的稳定性。

桥梁抗风设计研究谷子(重庆大学土木工程学院，重庆400015)[摘要]桥梁结构在风的作用下的破坏现象是危害性巨大且对交通影响极为恶劣的现象。

本文通过对于旧塔科马大桥桥毁事故的回顾阐释了桥梁抗风设计的重要性，同时对桥梁在风作用下的静力作用和动力作用做出了说明Q另外，本文通过从桥梁的结构措施、气动措施、机械减震措施三个方面说明了当今桥梁抗风的主要方法。

[关键词]桥梁风方程;抗风设计;桥梁减震 文章编号:2095 -4085(2018)06 -0037 -021抗风设计的重要性[1，2]风对桥梁产生的不利作用是多方面的。

由风引 起的不同程度的桥梁振动会产生各种各样的危害作 用。

当振动达到人可以感知的范围时会使使用者产 生不安全感。

剧烈的振动还可能造成桥梁毁坏并产 生人员伤亡和巨大的经济损失。

桥梁的抗风设计不 是自古就有的，而是在一^次又一^次的工程经验和工 程事故中总结得出来的。

其中比较有名的是美国旧 塔科马悬索桥的风毁事故（图1)。

图1被风摧毁的塔科马悬索桥旧塔科马大桥建于1940年，是一座悬索桥。

该 桥主跨为853m，宽为11.9m，加劲梁采用H型板梁，梁高2.45m。

该桥纤细的桥型也成为了其之后风毁 的根本原因。

在刚通车使用的时候，旧塔科马桥就表现出在 风的作用下产生强烈震动的情况，其振幅最大可达 1.5m。

4个月后，由于放置在跨中约束主缆和加劲 梁之间位移的斜拉索的断裂，旧塔科马桥的振型突 然发生了改变。

在秒速18m的风的作用下，其扭转 震动越来越强烈，主跨四分之一断面以±45°的幅度 反复翻转。

在震动持续数小时后桥梁终于断裂，大 部分加劲梁坠入河中。

后续科学家证明旧塔科马桥是由于发生了风致颤振导致了最后的破坏。

逐步研 究表明大跨度柔性桥梁存在这多种形式的振动，如 颤振、抖振、涡振、驰振等。

2风对结构的作用2.1静力作用结构保持静止或其振动不影响空气力，在稳定 的风作用下的定常反应称为风的静力作用。

桥梁风致振动综述摘要：桥梁，作为一种连接构造物，从古至今扮演着跨越天堑、连接通达的重要角色。

从最开始的天然桥梁，到慢慢出现的石拱桥，到梁桥板桥，再到现代桥梁结构，桥梁的发展历史悠久，并且成果斐然。

但是在发展的过程中，不可避免的遇到了很多问题，这些问题有些被攻克解决了，还有一些仍未能被人类精确地理解和研究，仍在威胁着桥梁的安全。

本文主要讨论大跨度桥梁的风致振动问题与抗风设计方法。

关键词：桥梁风致振动，大跨度桥梁，桥梁抗风设计一、大跨径桥梁的轻柔化在了解风致振动、风工程之前，我们先要了解，风究竟是什么呢？风是大气边界层内空气流动现象, 并且其流动的速度和方向具有随时间和空间随机变化的特征。

在研究风对桥梁的作用时, 通常把风处理为在一定时距内不随时间变化的平均风和随时间随机变化的脉动风速两部分。

风作用于桥梁结构时, 由风的压力作用形成对结构的风荷载, 同时, 风还会引起桥梁的颤振、驰振、抖振和涡激振动等各种形式的振动。

20世纪，大跨径桥梁得到了发展，然而在这些发展初期，风致振动稳定并没有成为大跨径桥梁的重要控制因素。

直到1940年11月，位于美国华盛顿州、仅建城4个月的塔科马（Tacoma）大桥，在风速甚至不足20m/s的风下，发生了破坏。

这场破坏举世震惊，也第一次让工程师们认识到风对于大跨径桥梁的重要作用。

那么为什么，大跨径桥梁对风的敏感性这么高呢？这里我们要从大跨径桥梁的轻柔化说起。

为了减轻自重，增强跨越能力，比起传统混凝土桥梁，大跨径桥梁通常采用钢结构、钢混组合、结合结构等。

我们知道，钢材料的阻尼（damper）要小于混凝土，那么大跨径桥梁材料的基频也较小，通常为0.08Hz左右，而风的卓越频率在0.1Hz左右，二者比较相近，易产生共振；而相应的，地震卓越频率在1Hz左右，不易于大跨径桥梁产生共振。

这就解释了为什么大跨径桥梁对风作用敏感、对地震作用较不敏感，而小跨境桥梁恰恰与之相反。

二、风工程风工程（wind engineering）是指与自然风有关的生活或工业应用设施等主要涉及自然风的流体力学特性和设施的结构力学特性。

《公路桥梁抗风设计规范》概要及大跨桥梁的抗风对策摘要：随着我国桥梁工程的不断发展，迫切需要编制适合我国国情的《公路桥梁抗风设计规范》。

本文介绍了该规范编制中的几个主要问题，其中包括基本风速图和风压图、风荷载的表达方式、桥梁动力稳定性检验和风洞试验要求等，此外，还讨论了大跨桥梁成桥和施工阶段的各种抗风对策。

关键词：桥梁抗风、设计规范0. 前言1999年10月，江阴长江大桥正式建成通车标志着中国有了第一座超千米的悬索桥，同时也成为世界上能够建造千米级大桥的第六个国家。

自从80年代初中国改革开放以来，中国已建成了一百余座各种类型的斜拉桥，成为世界上建造斜拉桥最多的国家。

如果把即将于2001年建成的南京长江二桥和福州闽江大桥统计在内，在跨度超过500m的世界斜拉桥中中国的斜拉桥已占有十分重要的地位。

1996年我国人民交通出版社出版了我国第一部由同济大学和中交公路规划设计院编写的《公路桥梁抗风设计指南》，几年来已被广泛用于多座大路桥梁的抗风设计中。

在此基础上，受交通部的委托，同济大学、中交公路规划设计院、中央气象研究院以及西安公路交通大学针对其中的几个关键问题进行了专题研究，为形成最终的《公路桥梁抗风设计规范》奠定了基础。

这几个专题的内容以及通过多次修改形成的报批稿的目录如表1所示。

本文将主要介绍该规范编制中的几个主要问题，其中包括基本风速的确定、风荷载的表达方式、桥梁动力稳定性检验和风洞试验要求等二、全国基本风速图和风压图基本风速定义为桥梁所在地区的开阔平坦地貌条件下，地面以上10m高度处，100年重现期的10min 平均年最大风速。

本次规范编制，采用我国657个基本台站1961年至1995年间自己记录的风速资料，以极值I型分布曲线进行拟合，将基准高度从原来的20m高改为10m高，并考虑100年重现期，得到相应各气象台站百年一遇的最大风速值。

鉴于目前我国有相当多的气象台站，由于近年来城市建设的快速发展，使得台站环境不能满足空旷无遮挡的要求，致使风速记录明显受人为因素的影响而偏小。

桥梁抗风设计理论与实践研究在现代交通体系中，桥梁作为跨越江河湖海、峡谷沟壑的重要建筑物，发挥着至关重要的作用。

然而，风荷载对于桥梁的稳定性和安全性构成了严峻的挑战。

因此，桥梁抗风设计成为了桥梁工程领域中一个关键的研究课题。

风对桥梁的作用是复杂且多样的。

在强风作用下，桥梁可能会发生振动，如颤振、抖振和涡振等。

颤振是一种自激振动，一旦发生，可能会导致桥梁结构的迅速破坏，后果不堪设想。

抖振则是由风的脉动成分引起的随机振动，虽然不会直接导致桥梁的倒塌，但长期作用下会造成结构的疲劳损伤。

涡振虽然振幅相对较小，但频繁的振动可能会影响行车舒适性和结构的耐久性。

为了有效地进行桥梁抗风设计，需要深入理解风的特性以及风与桥梁结构的相互作用。

风的特性包括风速、风向、风的湍流强度等。

风速是最直观的参数，通常根据当地的气象资料和统计分析来确定。

风向对于桥梁的受力情况也有显著影响，不同的风向可能导致不同的风荷载分布。

风的湍流强度则反映了风的脉动程度，它对桥梁的抖振响应有着重要作用。

在理论方面，空气动力学是桥梁抗风设计的重要基础。

通过对桥梁结构周围的气流流动进行分析，可以预测风对桥梁的作用力。

计算流体动力学（CFD）方法的发展为这一研究提供了有力的工具。

利用CFD 可以模拟复杂的风场和桥梁结构的相互作用，从而得到较为准确的风荷载分布。

此外，结构动力学理论也是桥梁抗风设计中不可或缺的一部分。

通过建立桥梁的结构动力学模型，可以分析其在风荷载作用下的振动特性，为抗风设计提供依据。

在实践中，桥梁抗风设计通常从桥梁的选型和布局开始。

合理的桥梁外形可以有效地减小风的阻力和升力，从而降低风荷载的影响。

例如，流线型的箱梁截面在抗风性能方面通常优于矩形截面。

对于大跨度桥梁，如悬索桥和斜拉桥，其主梁的气动外形设计尤为关键。

在设计过程中，通常会进行风洞试验来验证和优化设计方案。

风洞试验是桥梁抗风设计中非常重要的手段。

通过在风洞中模拟实际的风场环境，将缩尺模型置于其中，可以测量模型在不同风况下的受力和振动响应。

浙江工业大学《桥梁抗风与抗震》课程综述报告姓名：王昭学号：2111406033导师：袁伟斌日期：2015.01.09目录1桥梁的震害及破坏机理 (3)1.1 桥梁震害 (3)1.2破坏机理分析 (6)1.3 抗震设计及加固技术措施 (7)2桥梁抗震分析理论 (9)2.1抗震设计流程 (9)2.2抗震设计基本原理 (10)3延性抗震和减隔震抗震设计 (12)3.1桥梁延性抗震设计 (12)3.2桥梁减隔震抗震设计 (15)3.3减隔震技术与延性抗震设计的比较 (16)4风对桥梁的作用及风致振动 (17)4.1风对桥梁作用的现象及作用机制 (17)4.2风致振动 (18)参考文献 (21)桥梁抗风与抗震课程综述报告1桥梁的震害及破坏机理1.1桥梁震害地震是地球内部某部分急剧运动而发生的传播振动的现象，是迄今人类力量无法控制的自然灾害。

地球上平均每年都要发生近千次的破坏性地震，其中破坏力巨大的灾难性大地震即达十几次，这些地震在它们波及的范围内，均造成惨重的生命财产损失。

桥梁作为重要的社会基础设施，是生命线工程中的关键部分，在地震发生后的紧急救援和抗震救灾、灾后恢复重建中具有极其重要的地位。

强烈地震可能导致桥梁受到严重损伤或倒塌，造成交通中断，使抗震救灾工作受阻，以致造成生命和财产的更大损失，使震害程度扩大。

因此对桥梁震害及其机理的清晰认识，对于桥梁的设计、采取合理有效的抗震对策，保证桥梁在地震中的安全和正常使用具有重要意义。

桥梁结构受到的地震影响从结构抗震设计的角度讲主要有两种形式：即地基失效引起的破坏和结构强烈振动引起的破坏。

两者破坏的原因不同：前者属于静力作用，是由于地基失效产生的相对位移引起的结构破坏；后者属于动力作用，是由于振动产生的惯性力引起的破坏。

根据以往的震害情况分析，桥梁震害主要分为上部结构震害、支座震害、下部结构震害和基础震害[1]。

1.1.1上部结构震害由于受到桥梁墩台、支座的隔离作用，在地震中，桥梁上部结构因直接受惯性力作用而破坏的情况较少在发现的少数此类震害中，主要是钢结构的局部屈曲破坏，如图1（a）。