桥梁抗风研究现状
摘要：在全世界经济快速发展的背景下，对交通运输的的方便和速度有了更高的要求，桥梁作为其中的关键部分，迎来了更高的挑战。随着桥梁跨径愈来愈大，桥身更轻，桥梁发生风害的概率升高，防治风害的成为了桥梁设计的一个大的关注点。本文讲述了风致振动对桥梁的影响，及桥梁对防风害的措施。
关键词：桥梁；抗风；方法
THE RESEARCH STATUS BRIDGE WIND RESISTANCE
Abstrac t: under the background of rapid economic development in the world, for the convenience and speed of the transportation have higher requirements, bridge as the key part, in the higher challenge. With more and more big bridge spans, bridge and lighter, the probability of wind damage bridge in rise, prevention and control of wind damage of bridge design become a big concern. This article tells the story of the influence of wind induced vibration of bridge, and the measures of bridge for wind hazard all over the world.
Keywords: Bridges；wind resistance,；method
1 引言
1940年11月7日美国的跨度853米的Tacoma悬索桥在19m/s的风速下发生剧烈振动而坍塌，这在当时是不可理解的,为了搞清塔可马大桥垮塌的原因,美国华盛顿大学专门建了一座l 2mX30.5m吹风口的大型风洞,以1:50的全桥模型来观测塔可马大桥的风振情况。之后大跨径桥梁抗风研究成为了桥梁研究中的一个关注焦点。在全世界经济快速发展的背景下，对交通运输的的方便和速度有了更高的要求，桥梁作为其中的关键部分，迎来了更高的挑战。随着桥梁跨径愈来愈大，桥身更轻，桥梁发生风害的概率升高，防治风害的成为了桥梁设计的一个大的关注点。纵观悬索桥的发展历史，其起源于中国，成熟于美国，革新于英国，进步在日本，普及在中国。在目前为止，悬索桥被公认为跨越能力最大的桥型，建成于1998年的明石海峡大桥的主跨已经达到了1991 m。相比于悬索桥，斜拉桥在200～500m 的跨度内与悬索桥相比有一定的竞争优越性。早期的斜拉桥由于计算方法和手段的缺乏，不能满足工程实际的要求，材料松弛、拉索锚固困难、张拉不足等原因使斜拉桥的设计建设长期未能得到发展，索面体系仅限于稀索。最近几年内，源于计算理论的飞速发展，新材料的开发，施工技术的进步为斜拉桥的发展创造了一定的有利条件。自20世纪末期，随着国内大型桥梁跨度的不断增加，使桥梁抗风问题愈加突出，同济大学最早建立了三维颤振理论，开启了我国桥梁颤振理论研究的开端。进入新世纪以来，随
着大型桥梁跨度的进一步突破，为了迎接跨海大桥的挑战，国内外对于桥梁抗风理论的研究更加深入，并逐渐精细化发展，新的理论和抗风设计方法也陆续提出。本文将着重概括介绍近年来桥梁抗风理论研究与应用的成就和进展。
2 桥梁风环境研究
桥梁结构的离地的高度一般不超过300m，在这个范围内的靠近地面的风受到大气边界层内空气流动影响比较大，而且风速和风向具有随时随机变化的不确定性特征。在桥梁抗风理论研究中，一般将靠近地面风化分为平均风速和脉动风速两个部分，桥梁研究的主要对象是对桥梁设计起决定作用的强风，研究的对象包含平均风速剖面、平均风的时间变化规律、脉动风的特性等等。
2.1强风平均风速剖面研究
桥梁抗风设计需要考虑靠近地面的强风作用，因此需要研究强风结构的特性。在桥梁抗风的设计计算中，需要对桥梁施工地点的强风进行跟踪测量，利用大气的风廓线仪和超声风速仪等工具掌握第一手的强风数据资料。大气风廓线仪本质是垂直指向的晴空多普勒雷达，是目前大气探测领域的先进成果。
2.2极值风速风向的统计研究
桥梁结构的抗风设计需要建立在风速分布概率不均匀，风向随时变化的环境中，而研究结果在桥梁结构中尤其是大跨度桥梁不同的空间方位上结果变化很大。
2.3强风湍流特性观测研究
桥梁抗风理论研究研究的主要对象是脉动风相关的湍流积分尺度、湍流强度等特性，从前我国气象部门对靠近地面的湍流特性研究往往集中在非台风气候模式风环境，而对剧烈大气环境的观测研究不多，自从21世纪以来沿海各地进行了系统的以台风为主要研究对象的湍流特性观测研究，观测结果很直接的说明了台风湍流强度明显偏大，而且湍流作用更强。
2.4近地风风洞模拟研究
近地风风洞模拟技术根据控制部件的方式不同可分为主动、被动模拟两种，主动模拟有可以控制的运动机构，而被动模拟则依赖于格栅等形成湍流边界层，并不需要动力的输入。到目前为止，被动模拟法被国内外广泛采用，且已经可以模拟风速剖面、湍流强度等参数，不过对湍流积分尺度等的模拟仍然欠缺。对于此问题，研究者发现可以将被动模拟中的固定尖劈换成主动振动的尖劈，注入低频湍能可以对湍流积分尺度等进行模拟，通过调整被动模拟参数可以保证各参数的模拟精度。
3 桥梁抗风研究方法
3.1风洞实验研究
由于1940年的塔科马悬索桥被风振吹毁，全世界开启了对大跨度桥梁抗风实验研究的序幕，并且逐步发展形成了全桥气弹模型风洞实验、节段刚性模型风洞实验和拉条弹性模型风洞实验方法。20世纪末期，我国开始着手于桥梁的抗风实验研究，同济大学最早实现了全桥气弹模型风洞实验，二十多年来各科研单位陆续完成了近四十座大跨度桥梁的全桥气弹模型风洞实验，其中包含了上海卢浦大桥和苏通长江大桥等著名的大跨径桥梁。节段刚性模型风洞实验能够检验、评价颤振并识别各种气动参数。国内
