桥梁风工程概要、进展与前沿课题

桥梁工程中的风振响应分析与控制随着城市建设的快速发展，桥梁作为交通运输的重要基础设施之一在城市中扮演着重要的角色。

然而，随之而来的问题是桥梁的安全性和稳定性，尤其是在面对自然灾害，比如风力的情况下。

因此，风振响应分析与控制成为了桥梁工程中非常重要的一部分。

首先，我们来了解一下什么是风振响应。

风振是指桥梁结构在风力作用下产生的振动。

由于桥梁的特殊结构和外形，会受到风力的影响，导致桥梁出现振动，甚至造成毁坏。

因此，准确地分析和控制风振响应是保障桥梁结构安全的关键。

在桥梁工程中，风振响应的分析是非常复杂和困难的。

首先，我们需要对桥梁结构的特性和风场环境进行详细的调查和研究。

通过测量和模拟，可以获取桥梁结构的振动响应和风荷载。

其次，我们需要运用数学模型和工程软件对桥梁结构的风振响应进行计算和仿真。

这可以帮助我们更好地理解和预测桥梁结构在不同风场环境下的振动特性。

最后，我们还需要进行实地观测和监测，以验证模型的准确性，并进行相应的调整和改进。

在风振响应的控制方面，我们可以采取一系列的措施来减小桥梁结构的振动。

首先，我们可以在设计阶段就采用一些抗风振设计措施，比如增加桥梁结构的刚度和抗风能力，通过改变桥面的形状和截面等来减小风力对桥梁的影响。

其次，我们可以采用一些隔振措施，比如在桥梁的支座或连接处设置专门的隔振装置，将桥梁的振动转化成热能或其它形式的能量，从而减小桥梁的振动幅度。

此外，我们还可以考虑结构减振的方法，如利用阻尼器、质量阻尼等方式来减小桥梁结构的振动。

这些措施可以有效地控制桥梁风振响应，提高桥梁结构的安全性和稳定性。

值得注意的是，风振响应分析和控制不仅仅局限于大型桥梁，对于一些特殊形状和结构的小型桥梁也是非常重要的。

比如，拱桥在风力作用下容易产生振动，如果不加以合理的控制和设计，可能会导致桥梁破坏。

因此，对于这些特殊类型的桥梁，我们需要进行细致的风振响应分析和控制，以确保其结构的稳定性和安全性。

土木结构抗风研究进展及基础科学问题顾明（同济大学）摘要：风灾是自然灾害的主要灾种之一。

近年来，由于全球气候变暖，风灾更加严重，每年造成全球经济损失达数百亿甚至千亿美元。

土木工程结构抗风研究是防灾减灾领域中非常重要的学科方向。

本文首先简要回顾了结构风工程学科的历史；然后从近地风特性和结构响应实测，风洞试验理论和方法，大型复杂结构风荷载和响应机理及结构抗风性能和设计方法研究，低矮房屋的风荷载及破坏特性和设计，土木结构风荷载和效应的数值模拟及数值风洞，强风暴作用下结构荷载和响应控制，风灾评估方法及评估系统等方面评述了结构风工程学科在近20年中的进展；最后，提出了土木结构风工程学科的关键科学问题与建议的重点研究方向。

关键词：土木结构，风工程，历史回顾，学科进展，科学问题1 研究意义风灾是自然灾害的主要灾种之一。

据媒体报道，2004年 北美的“珍妮”、“查理”和“伊万”等飓风造成2000多人死亡，直接经济损失约500亿USD；2005年美国“卡特里娜”、“丽塔”飓风造成逾千人死亡，经济损失高达千亿美元以上。

2004年“云娜”台风也造成我国浙江省约180人死亡，直接经济损失200多亿人民币；2005年，至少有8个强台风灾我国东南、华南沿海地区登陆，造成数百人死亡，数十万间房屋倒塌和损坏，直接经济损失数百亿人民币。

随着经济的发展和科学技术的进步，近二十年来，国内外建造了大量的重大工程建筑结构。

仅在上海陆家嘴地区，已建和拟建的400米以上的结构有4栋，200米以上的超高层建筑有十多栋。

计划中的意大利Messina大桥的主跨达3000多米，我国在建的苏通长江大桥是世界第一的斜拉桥，主跨达1088米。

我国奥运会及世博会的申办成功，将建造大量的大跨空间结构。

此外，发达国家甚至提出了千米高度量级的“空中城市”的概念。

强风作用下结构的风荷载和响应是结构安全性和适用性的控制荷载之一。

为了降低强风暴灾害所造成的损失，发达国家进一步加大了研究和开发的投入。

桥梁设计的抗风性能研究在现代交通基础设施中，桥梁作为跨越江河湖海、山谷沟壑的重要建筑，其安全性和稳定性至关重要。

而风，作为一种自然力量，对桥梁的影响不容忽视。

桥梁在风的作用下可能会发生振动、失稳甚至倒塌，给人们的生命财产带来巨大损失。

因此，桥梁设计中的抗风性能研究成为了保障桥梁安全的关键环节。

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平均压力和吸力，如桥梁的主梁、塔柱等部位会受到风的直接作用，产生较大的风力荷载。

动力作用则较为复杂，包括颤振、涡振、抖振等现象。

颤振是一种自激振动，当风速超过一定临界值时，桥梁结构可能会发生剧烈的扭转或弯曲振动，导致结构破坏。

涡振是由于风流绕过桥梁结构时产生的漩涡脱落引起的周期性振动，虽然振幅通常较小，但长期作用也可能对结构造成疲劳损伤。

抖振则是由自然风中的紊流成分引起的随机振动，虽然不会直接导致桥梁结构的破坏，但会影响行车舒适性和结构的耐久性。

为了研究桥梁的抗风性能，工程师们通常会采用风洞试验、数值模拟和理论分析等方法。

风洞试验是将桥梁模型放置在风洞中，通过模拟不同风速和风向条件下的风场，测量模型所受到的风力和振动响应。

这种方法直观、准确，但成本较高，试验周期较长。

数值模拟则是利用计算机软件对桥梁周围的风场和结构响应进行计算分析，可以快速获得大量数据，但需要对计算模型和参数进行合理的设置和验证。

理论分析则基于流体力学和结构动力学的基本原理，建立数学模型来预测桥梁的抗风性能，但由于实际情况的复杂性，理论分析往往需要结合试验和模拟结果进行修正。

在桥梁设计中，提高抗风性能的措施多种多样。

首先，合理的桥梁外形设计是关键。

流线型的主梁截面、平滑的表面处理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，斜拉桥和悬索桥的主梁通常采用扁平箱梁或流线型的钢箱梁，以减少风的影响。

其次，增加结构的刚度和阻尼也是有效的手段。

通过加强桥梁的主梁、塔柱等主要构件的强度和刚度，可以提高结构抵抗风振的能力。

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。

摘要：本文从桥梁工程的定义出发，对桥梁工程做了基本的定界，接着介绍了桥梁的基本组成、桥梁的分类以及特点，随后，阐述了桥梁学科的历史发展以及规律，正是因为在历史的发展中我们不断总结和反思，才更好的推动了桥梁工程突飞猛进的发展。

从历史过过渡到当下，进而引出了当下的一些桥梁学科的前沿问题，为后面对桥梁工程未来的展望奠定了基础。

最后，对桥梁工程未来的发展方向做出了分析。

关键词：组成；分类；历史，前沿；未来引言：本篇文献综述的论述主题是桥梁工程，紧紧围绕桥梁工程来展开本文。

桥梁工程指桥梁勘测、设计、施工、养护和检定等的工作过程，以及研究这一过程的科学和工程技术，它是土木工程中属于结构工程的的一个分支。

桥梁工程学的发展主要取决于交通运输对它的需要。

我们在生活中桥梁处处可见，由此可看出桥梁在生产生活中的重要性，通过历史发展我们也可以了解到桥梁在文化，经济，军事每一个方面都有着重大的影响，桥梁随着时间的推移在不断的改变，但却历久弥新。

随着科学技术的发展，经济，社会，文化水平的提高，桥梁建筑的需求越来越高。

经过几十年的努力，我国的桥梁工程无论在建设规模上，还是在科技水平上，都取得令世界瞩目的成就。

现代建筑的价值源于创新精神，桥梁工程也不例外。

作为一名工科学子，我们要克服因循守旧，不思进取的风气，敢于质疑传统，在结构形式、施工方法、设计理念和设计方法上创新，对更高科技、更高质量、更环保的工程技术的追求步履不停。

正文：1.【1】桥梁的基本组成桥梁的组成与桥梁的结构体系有关。

常见的桥梁组一般由上部结构、下部结构两部分组成。

在桥跨和墩台之间还设有支座，用于连接和传力。

除此之外，还有路堤、挡墙、护坡、导流堤、检查设备、台阶扶梯以及导航装置等附属设施。

1.1上部结构桥梁位于支座以上的部分称为上部结构，它包括桥跨（也叫承重结构)和桥面。

桥跨是桥梁中直接承受桥上交通荷载并架空的结构部分；桥面是承重结构以上的各部分（指公路桥的行车道铺装，铁路桥的道砟，枕木，钢轨，排水防水系统，人行道，安全带，路缘石，栏杆，照明或电力装置，伸缩缝等）。

桥梁风工程研究中的雷诺数效应研究进展
刘庆宽;韩原;孙一飞;郑云飞
【期刊名称】《振动与冲击》
【年(卷),期】2024(43)2
【摘要】桥梁风工程研究中的雷诺数效应问题是伴随着风洞试验方法产生的一个基础性问题,随着桥梁尺寸的增大其雷诺数也逐渐增大,风洞试验雷诺数和实桥梁雷诺数的差别对试验结果的影响越来越受重视。

该研究阐述了雷诺数效应问题的由来,回顾了雷诺数效应研究的发展历程,总结了针对圆形断面、矩形断面、主梁断面等不同桥梁结构断面雷诺数效应问题的研究进展,包括结构周围流场、气动力、风致振动随雷诺数的变化,指出了桥梁风工程雷诺数效应研究中尚待解决的问题,为今后该领域的研究提供参考和建议。

【总页数】15页(P187-200)
【作者】刘庆宽;韩原;孙一飞;郑云飞
【作者单位】石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室;河北省风工程和风能利用工程技术创新中心;石家庄铁道大学土木工程学院;石家庄铁路职业技术学院铁道工程系
【正文语种】中文
【中图分类】U441.2;TU317
【相关文献】
1.压力积分法在桥梁断面雷诺数效应研究中的应用
2.工程结构雷诺数效应的研究进展
3.桥梁风荷载模型试验中雷诺数效应研究
4.附属设施对近流线形桥梁三分力的雷诺数效应影响研究
5.准流线型桥梁断面气动力特性的雷诺数效应研究
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浅谈大跨度桥梁抗风设计研究的发展现状随着我国提出建设交通强国，我国交通工程建设迎来新时代踏上新征程，其中桥梁工程作为我国交通工程的重要组成部分，特别是大跨度桥梁在过去几十年快速发展，已然使中国桥梁技术成为令全世界同行瞩目的中心。

该文对大跨度桥梁为何要进行抗风设计的必要性进行阐述分析，介绍风致振动的类型，并就目前大跨度桥梁如何提高其抗风性能的方法进行了介绍，还简介了目前部分斜拉桥、悬索桥、拱桥三大类桥型所采用的抗风设计方法。

标签：大跨度；桥梁；抗风；风致振动我国交通工程建设在过去的几十年里取得了举世瞩目的辉煌成就，党的十九大报告中更是对我国交通工程的总体建设目标提出了更高标准的要求，要在新时代开启建设交通强国的新征程。

纵观我国交通工程建设发展的这几十年，桥梁工程作为交通工程的重要组成部分，其迅猛的发展速度令人惊叹。

从1991年我国建成了第一座完全由我国自行设计、自行建造的主跨达423m的现代化桥梁——上海南浦大桥；2008年正式建成通车的主跨1088m的世界第二大跨径的斜拉桥——苏通大桥；2009年建成通车的采用分体式钢箱梁主跨1650m目前位居世界悬索桥第二的西堠门大桥；2014年正式开工，建成后其悬索桥跨度在国内排名第一、世界排名第二，跨度长达1700m的杨泗港长江大桥。

随着科学技术的不断发展，桥梁设计也加入了新的科学理论、正在探索新的研究方法、开发创新新的高性能材料、施工工艺不断推陈出新，在科学技术的强有力推动下，全世界必将有更多大跨度的桥梁在今后涌现。

1、抗风设计的必要性现代桥梁的跨径随着时代发展需要正在逐步增大，其整体结构也趋向于质轻柔和，这使得桥梁对风荷载的作用就变得更加敏感。

桥梁在设计风速下的抗风稳定性已经成为控制桥梁结构设计和现场施工的至关重要的因素之一。

从1818年至今，全球有记录的因风致振动被强风摧毁的大跨度桥梁就有近20座。

这其中就包括1940年主跨853m风振致毁的美国塔科马大桥，也就是从那时开始，桥梁设计者们才真正重视对大跨度桥梁进行抗风设计的研究。

桥梁设计中的风荷载分析与控制研究 摘要：桥梁设计中的风荷载分析与控制是保障桥梁结构安全可靠的重要环节。风荷载作为桥梁结构设计中的关键因素之一，对桥梁的稳定性和安全性具有重要影响。本文以综述的形式系统梳理了风荷载在桥梁设计中的分析与控制研究现状，总结了不同方法下的风荷载分析技术以及桥梁设计中的风荷载控制技术，旨在为桥梁设计领域的相关研究和工程实践提供参考和借鉴。

关键词：桥梁设计、风荷载、分析方法、控制技术、安全可靠 引言 桥梁作为重要的交通基础设施，承载着车辆和行人的通行，其安全性和稳定性至关重要。而风荷载作为自然力量之一，常常是桥梁设计中需要重点考虑和应对的因素之一。风荷载的变化和作用可能导致桥梁结构的振动、应力集中等问题，严重影响桥梁的安全运行。因此，对桥梁设计中的风荷载进行准确分析和有效控制具有重要意义。

1风荷载的基本概念和特性 1.1风荷载的来源 风荷载是指风对建筑物或结构体施加的外部荷载，是由大气环流中的气体分子和颗粒物体对结构表面的作用力所产生的结果。风荷载的主要来源包括自然风、人工风和风工程模拟。自然风是地球大气环流系统中由于地球自转、地形和气压差异引起的气体运动，其速度、方向和变化具有不确定性和随机性，是桥梁结构所受风荷载的主要来源之一。人工风则是人类活动产生的风，例如汽车行驶产生的气流、建筑物周围的气流等，其特点是速度相对较低但可能具有较高的气动压力。风工程模拟是通过实验室或计算模拟手段对风场进行模拟和研究，以获取特定工程场景下的风荷载数据。这些来源共同构成了桥梁结构所受风荷载的基础。

1.2风荷载的作用机理 风荷载对桥梁结构的作用机理主要包括气动力作用和结构动力响应两个方面。气动力作用是指风对桥梁结构表面产生的压力和吸力，其大小和方向取决于风速、结构形状和表面粗糙度等因素。当风流经过桥梁结构时，会在结构表面产生压力分布的变化，从而形成气动力效应，使得结构表面受到不均匀的压力作用。结构动力响应是指桥梁结构在受到风荷载作用后的振动和变形响应。由于风荷载的不规则性和非定常性，会引起桥梁结构的振动，导致结构的动力响应，包括自振频率、振型、加速度响应等参数的变化。这些作用机理共同影响着桥梁结构的安全性和稳定性。

浅谈风对桥梁结构的影响张达21312174摘要桥梁结构因风的作用而遭到破坏的事故屡有发生。

在风的作用下大跨度桥梁结构的抗风性能设计和施工的控制性因素尤其重要。

通过结合桥梁风工程中己知的风的静力、动力特性，简述了桥梁结构在风作用下的静力及动力响应的主要形式以及大跨度桥梁设计时做的针对性的抗风设计。

关键词桥梁风工程风致振动大跨度桥梁抗风随着我国交通运输业的不断发展，大跨度桥梁(特别是斜拉桥和悬索桥)已成为我国当今桥梁建设中的主流。

从80年代以来，大跨度桥梁建设得到了一个迅速的发展。

但，自1918年起全球至少已有11座悬索桥遭到风的影响而受损被毁。

其中一个典型的事故是1940年美国塔科马悬索桥在19m/s的8级大风下因扭转而发生振动而坍塌。

塔科马悬索桥的事故引起了桥梁工程界的震惊，也促进了风对桥梁结构作用的研究。

近年来，国内外大跨度斜拉桥梁在下雨时发生剧烈的“雨振”以及并列布置的斜拉索发生剧烈的尾流驰振的报道也是越来越多。

这些现象都表明了，风对桥梁结构的影响尤其是风对大跨度桥梁的动力作用是桥梁中不容轻视的重要问题。

我们都知道风对桥梁的作用是一个十分复杂的现象。

它同时受到风的自然特性、桥梁的动力性能以及风与桥梁相互作用等3方面的制约。

而且风在绕过一般为非流线型作用截面的桥梁结构时，会产生旋涡和流动的分离，形成复杂的空气作用力。

当桥梁结构的刚度较大时，结构会保持静止不动，使得这种空气力的作用只相当于静力作用。

但当桥梁结构的刚度较小时，结构振动受到激发，这时空气力的作用不仅具有静力作用，而且具有动力作用。

1 风的静力作用当结构刚度较大因而几乎不振动，或结构即使有轻微振动但不显著影响气流经过桥梁的绕流形态，因而不影响气流对桥梁的作用力，此时风对桥梁的作用可以近似看作为一种静力荷载即风的静力作用。

风的静力作用指风速中由平均风速部分施加在结构上的静压产生的效应。

我们可分为顺风向风力、横风向风力和风扭转力矩。

它们通常被称为气流作用力的三分力，风速、桥梁断面形状及风对桥梁的攻角等因素有关。