桥梁抗风概念设计
土木工程中的桥梁抗风设计技术
土木工程中的桥梁抗风设计技术桥梁作为连接两地交通的重要通道，在土木工程中占据着举足轻重的地位。
然而，在桥梁的设计和建设过程中，抗风是一个不可忽视的重要因素。
本文将介绍土木工程中的桥梁抗风设计技术，重点分析桥梁的抗风设计原则、设计方法和常用技术。
一、桥梁抗风设计原则在土木工程中，桥梁抗风设计的原则是保证桥梁在遭受风力作用时能够保持结构的稳定和安全。
具体而言，桥梁抗风设计需要考虑以下几个方面：1. 桥梁的形状设计：合理的桥梁形状设计可以减小桥梁受风的面积，降低风力对桥梁的影响。
例如，在大跨度桥梁的设计中，采用空腹箱梁或曲线形状的桥面板可以减小风阻力，提高桥梁的抗风性能。
2. 桥墩和支座的布置：桥墩和支座的布置对桥梁的抗风性能有着重要影响。
合理的桥墩布置可以增加桥梁的稳定性，减小风力对桥梁的作用力。
同时，在桥梁的设计中还需要考虑桥墩的高度和断面形状，以减小斜向风对桥梁的冲击力。
3. 桥面横向刚度的设计：桥面横向刚度对桥梁的抗风性能起着至关重要的作用。
适当增加桥面的横向刚度可以提高桥梁的自振周期，减小动力响应，增加桥梁的抗风能力。
二、桥梁抗风设计方法基于桥梁抗风设计原则，桥梁的抗风设计方法也日趋成熟。
常用的桥梁抗风设计方法包括静力分析和动力分析两种。
1. 静力分析：静力分析是桥梁抗风设计中较为简单和常用的分析方法。
它通过对桥梁结构所受风力的静力平衡分析，确定桥梁在不同风速下的受力状态，进而判断桥梁是否满足设计要求。
静力分析方法在桥梁设计初期用于快速评估桥梁的抗风能力具有一定的优势。
2. 动力分析：动力分析是桥梁抗风设计中较为精确和全面的分析方法。
它通过考虑风力的频谱特性，结合桥梁结构的固有振动特性，综合计算桥梁的响应和变形情况。
动力分析方法可以更加准确地评估桥梁的抗风性能，并对桥梁的关键部位进行优化设计。
三、常用的桥梁抗风技术为了提高桥梁的抗风性能，土木工程师们还开发了许多创新的桥梁抗风技术。
下面介绍两种常用的技术：1. 风洞试验技术：风洞试验是桥梁抗风设计中常用的实验方法，通过模拟真实风场的风洞试验，获取桥梁结构在不同风速下的受力和变形情况。
桥梁抗震与抗风设计理念及设计方法
桥梁抗震与抗风设计理念及设计方法摘要：近年来，随着我国经济的飞速发展，国内的公路网也随之逐渐成型，桥梁工程的建设规模逐年增加。
桥梁结构作为公路交通流通行的重要构造物，其受力特性十分复杂。
随着全球地震活动和极端气候频发，桥梁工程在运营期间可能受到地震波和风荷载的双重作用，如果桥梁抗风抗震能力设计不足，可能造成一定程度的人员伤亡和经济损失。
目前国内外很多学者和工程人员针对桥梁抗震与抗风设计开展了许多研究，研究桥梁抗震与抗风设计理念及设计方法十分重要。
关键词：桥梁；抗震；抗风；设计理念；设计方法引言我国对于桥梁的抗震和抗风设计方法及理论分析较少，并且计算方法的局限性较大。
对桥梁抗震和抗风设计共同研究更是少之又少。
为了保证桥梁设计思路清晰，避免出现桥梁某一方面性能的设计过于保守，另一方面设计不满足要求的情况出现，论文通过对设计理念和设计方法进行分析，为桥梁的抗震和抗风提出了理论方法。
1地震和风的特性分析地震是因为地球自转或构造而出现，其强度可用震级和烈度来表示，前者表示地震本身的强度大小，后者表示地震对构造物的破坏程度。
风是冷暖空气相对于地面流动的结果，其强度可用风级、风速、风压等指标来衡量。
地震和风特性的区别主要体现在以下几个方面。
1）重现期不同。
一般情况下，地震（尤其是大震）发生次数少，重现期较长，持续时间短，破坏力大。
风发生次数多，重现期较短，持续时间短，破坏力相对于地震小。
2）影响因素不同。
地震受地球构造、地质情况影响大，风受气候环境、地形地貌影响大，但是局部区域也可能强震与强风同时存在。
3）作用方式不同。
地震属于偶然作用，是以地震波的方式来传播的。
由于传播介质的复杂性，地震波在传播期间容易出现反射、折射等现象，使得构造物受地震的影响也复杂。
风是一种流体，不存在传播介质，在流动过程中产生的风荷载和构造物相互作用，出现自激振动现象。
4）设防目标不同。
地震和风的预测都是基于历史资料，但是JTG/T2231-01—2020《公路桥梁抗震设计规范》提出了明确的桥梁抗震设防目标，但是风力无论大小都要考虑其对桥梁结构的影响，没有明确的设防目标。
桥梁抗震与抗风设计理念及设计方法
ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｗｉｎｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅｓ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ．
Ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ ｏｆ Ｓｕｔｏｎｇ Ｂｒｉｄｇｅ，ｉｔ ｓｕｐｐｏｒｔｓ ｔｈｅ ｔｈｅｓｉｓ’ｖｉｅｗ ｂｙ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｉｔｓ ｓｋｅｗ
ａｒｔｉｃｌｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｔｈｅ ｓｉｍｉｌａｒｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅｍ ｔｈｒｏｕｇｈ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｈｅｉｒ
ｄｅｓｉｇｎ ｃｏｎｃｅｐｔｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｗｈｉｃｈ Ｃａｎ ｈｅｌｐ ｆｕｔｕｒｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｓ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅ ｄｅｓｉｇｎ ｃｏｎｃｅｐｔｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｓｅｉｓｍｉｃ ａｎｄ ｗｉｎｄ．ｒｅｓｉｓｔａｎｔ．
ｗｉｎｄ ｅｆｆｅｃｔ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｓｙｓｔｅｍ．
３．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｈｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｍｏｄｅｓ，ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，ｆｏｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ
ｓｔａｎｄａｒｄｓ，ｄｅｓｉｇｎ ｃｏｎｃｅｐｔｓ ａｎｄ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ ａｎｄ
桥梁抗震与抗风设计理念及设计方法探讨
桥梁抗震与抗风设计理念及设计方法探讨桥梁在地震和强风等极端天气条件下的抗震和抗风设计是非常重要的，因为这些天气条件可能给桥梁结构带来巨大的破坏风险。
在进行桥梁抗震和抗风设计时，需要考虑桥梁材料的强度、结构的刚度以及桥梁的几何形状等多个因素。
本文将探讨桥梁抗震和抗风设计的理念和方法。
首先，桥梁抗震设计是为了使桥梁能够在地震中保持其完整性和稳定性。
在进行抗震设计时，应考虑到地震引起的地震力和动力效应。
地震力是指地震引起的作用力，而动力效应是指地震波所产生的动力荷载对桥梁结构的作用。
为了抵抗这些力量和效应，可以采取多种措施，如增加桥墩的承受能力、加固桥梁结构内部的连接部分、采用一些减震设备等。
此外，还应根据地震水平和桥梁的重要性确定设计参数，以确保桥梁在地震中能够承受相应的力量。
其次，桥梁抗风设计是为了使桥梁能够在强风条件下保持其稳定性和安全性。
强风可能产生强大的风载荷，在桥梁表面、顶部和侧面产生巨大的压力。
为了抵抗这些风载荷，可以采用一些措施，如增加桥墩的宽度和高度、采用空气动力学构件以减少风阻力、使用减压通风口等。
此外，还应考虑到桥梁在不同风向下的稳定性以及风应力对桥梁材料和连接部件的影响，以确保桥梁在强风中能够承受相应的力量。
在进行桥梁的抗震和抗风设计时，可以应用一些设计方法来评估桥梁结构的性能。
其中一个常用的方法是地震和风载荷的时间历程分析。
通过对地震波和风速的变化进行模拟计算，可以得到桥梁结构在地震和强风条件下的动态响应。
另一个常用的方法是使用有限元分析软件来建模和分析桥梁结构的行为。
通过将桥梁结构划分为多个小元素，并对每个小元素进行力学分析，可以得到桥梁结构在地震和强风作用下的应力、应变和位移等参数。
此外，还可以使用试验来评估桥梁结构的性能，例如通过对小样品进行抗震和抗风试验来研究桥梁的破坏机制和受力特点，以制定相应的设计规范。
综上所述，桥梁的抗震和抗风设计是非常重要的。
在进行抗震和抗风设计时，需要考虑地震和风载荷的作用，并采取一些措施来增加桥梁结构的稳定性。
桥梁抗风概念设计
全桥颤振－tacoma桥
大幅度扭转振动
杆件颤振：拱桥板式钢吊杆的大攻角颤振
2006年8月，广东一拱桥 在24m/s风速下的振动录 像（田仲初摄）
连续振动13小时至吊杆的 翼板断裂
(2) Vortex shedding vibration 涡激共振
• 机理：气流绕过柱体时在尾部产生涡， 涡脱落时产生对柱体的作用力， 涡脱频率与柱体自振频率接近时发生共振
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桥梁抗震与抗风设计理念及设计方法
桥梁抗震与抗风设计理念及设计方法1. 桥梁抗震设计理念：桥梁抗震设计的主要目的是在地震发生时，确保桥梁结构能够安全地承受地震力的作用，避免结构破坏或倒塌。
2. 桥梁抗震设计方法：桥梁抗震设计方法包括强度设计、刚度设计、能量耗散设计和容限状态设计等。
3. 强度设计：强度设计是指根据地震力要求确定结构的强度，确保桥梁在地震力作用下不会发生破坏。
通常采用抗震设防烈度等级来确定设计地震力。
4. 刚度设计：刚度设计是指通过控制桥梁结构的刚度，使其能够在地震作用下产生足够的变形和位移，分散地震能量，减少对结构的破坏。
5. 能量耗散设计：能量耗散设计是指通过设计合理的耗能装置，将地震能量引导到可控制的耗能装置中，从而减少对桥梁结构的破坏。
6. 容限状态设计：容限状态设计是指在地震作用下，桥梁结构仍然能够保持可用性和安全性，不会发生严重的破坏。
7. 桥梁抗风设计理念：桥梁抗风设计的主要目的是确保桥梁结构能够抵御风力的作用，避免结构受到风灾的影响。
8. 桥梁抗风设计方法：桥梁抗风设计方法包括风洞试验、计算模拟等。
9. 风洞试验：风洞试验是通过建立模型，在风洞中模拟不同的风速和风向条件，测试桥梁模型在风力作用下的响应，从而得到设计所需的抗风能力。
10. 计算模拟：计算模拟是通过建立桥梁结构的数值模型，在计算机上模拟不同风速和风向下的风力作用，分析桥梁结构的响应。
11. 桥梁抗震设计中的设计地震力：设计地震力是指根据所在地区的抗震设防烈度等级，确定桥梁结构所需的地震力。
12. 桥梁抗震设计中的土动力性能：土动力性能是指土壤在地震作用下的变形和位移特性，对桥梁结构的抗震性能有重要影响。
13. 桥梁抗震设计中的结构可靠性：结构可靠性是指桥梁结构在地震作用下的安全性能，包括结构的强度、刚度和位移控制等。
14. 桥梁抗风设计中的风压计算：风压计算是确定桥梁结构受风力作用下的压力分布和大小，从而进行结构设计。
15. 桥梁抗风设计中的风荷载选择：风荷载选择是根据所在地区的设计风速和风向，确定桥梁结构所需的抗风能力。
桥梁抗震与抗风设计理念及设计方法
桥梁抗震与抗风设计理念及设计方法3内江市市中区交通战备服务中心云南省内江市 641000摘要：桥梁结构设计的理念是指在桥梁设计过程中所遵循的设计思想和原则。
一个好的桥梁设计理念可以提高桥梁的安全性、可靠性和经济性，同时也可以减少对环境和资源的影响。
设计理念应该注重桥梁的安全性，确保其承载能力、稳定性和耐久性符合设计标准，尽量避免桥梁发生垮塌或损坏的情况。
设计理念应该注重桥梁的经济性，即在满足使用功能、安全和可靠性要求的前提下，尽可能降低建设和维护成本，提高资金利用效率。
设计理念应该注重桥梁的环境友好型，尽量降低桥梁对环境的污染和破坏，如减少空气和水质污染，保护野生动物和植物的栖息地等。
基于上述理念，本文将深入研究桥梁抗震与抗风设计方法，以期对关注该领域的人员有所帮助。
关键词：桥梁工程;抗震;抗风;设计方法;设计理念;1 概念分析地震波和风荷载是对桥梁结构产生重要影响的两个因素。
下面是它们对桥梁结构影响的简要描述：地震波：地震波通常是一种突然的、短时的震动，它能够对桥梁产生很大的影响。
在地震中，桥梁受到的地震力通常由动力荷载和静力荷载组成。
动力荷载源于地震波的振动作用，静力荷载由于结构本身的变形所引起。
地震波如果超过桥梁的承载极限，可能导致桥梁结构的垮塌或者局部破坏。
因此，对于处于地震活动区域的桥梁或者地震烈度较高的地区建设的桥梁，需要充分考虑地震荷载的影响，并采取相应的加固措施。
风荷载：风荷载是桥梁结构设计中必须考虑的因素之一。
在桥梁设计中，风荷载通常分为横向风荷载和纵向风荷载两种。
横向风荷载是指垂直于桥梁方向的侧向风载荷，其作用使得桥梁产生横向振动；纵向风荷载是指平行于桥梁方向的风载荷，其作用使得桥梁产生纵向振动。
对于高大的桥梁，风荷载对其影响更为显著，因此需要采取相应的风振控制措施，如增加桥梁的刚度和耐风能力等。
总的来说，地震波和风荷载都是桥梁结构设计中必须考虑的因素，需要根据实际情况进行充分的分析和设计，以保证桥梁结构的安全和可靠性。
桥梁抗震与抗风设计理念及设计方法探讨
桥梁抗震与抗风设计理念及设计方法探讨摘要：我国在经历了几十年的高速发展之后，各级公路网络已经基本形成，目前我国公路桥梁数量已超过80万座。
桥梁结构是公路上跨越沟谷、河道、道路、其他障碍物等的主要方式，公路桥梁多数位于地形地质和气象复杂的野外，而桥型样式丰富，其力学性能就变得更复杂了。
在世界范围内，由于地震及极端天气事件频繁发生，使得桥梁在运行过程中将承受着地震与风荷载的共同作用，若其抗风、抗震性能不够完善，将导致其失稳、颤振等病害，甚至导致其坍塌，造成巨大的经济损失，也不利于抗灾救灾工作的开展。
当前，关于桥梁抗震抗风设计的研究已在国内外引起了广泛关注，虽然已形成较为系统的理论及规范，通常仅限于某一种设计理念和计算方法，鲜有对比分析桥梁结构抗震抗风设计的报道。
所以，对桥梁的抗震、抗风设计的理念和方法进行深入的探讨是非常有意义的。
关键词：公路桥梁；抗震与抗风；设计理念；设计方法1地震和风的特性分析除了汽车人群作用和其他偶然作用外，地震和风荷载是影响桥梁安全运营的两个重要因素，对大跨径桥梁的影响尤为突出。
然而，地震与风因其自身特点不同，对桥梁结构产生的作用也不尽相同，这就导致了桥梁结构在抗震与抗风设计理念与设计方法上也存在着不同。
地震，又称地动、地振动，是地壳快速释放能量过程中造成的振动，期间会产生地震波的一种自然现象。
地球上板块与板块之间相互挤压碰撞，造成板块边沿及板块内部产生错动和破裂，是引起地震的主要原因。
强震的发生具有很大的偶然性，同时也有一定的必然性。
强震常常造成严重财产损失和人员伤亡，能引起火灾、水灾、有毒气体泄漏、细菌及放射性物质扩散，还可能造成海啸、滑坡、崩塌、地裂缝等次生灾害。
据统计，地球上每年约发生500多万次地震，即每天要发生上万次的地震。
其中绝大多数太小或太远，以至于人类感觉不到;真正能对人类造成严重危害的地震大约有二十次;能造成特别严重灾害的地震大约有一两次。
人类感觉不到的地震，必须用地震仪才能记录下来;不同类型的地震仪能记录不同强度、不同远近的地震。
桥梁抗风设计与施工
桥梁抗风设计与施工桥梁作为现代交通重要的基础设施之一，在连接道路和障碍物之间发挥着重要的作用。
然而，在暴风雨和强风天气下，桥梁的结构稳定性必须得到保证，这就需要进行桥梁抗风设计与施工。
桥梁抗风设计的第一步是了解风的特性。
风是空气运动的一种表现，它具有方向、速度和压力等特性。
根据气象数据，我们可以获得在桥梁所在地区的平均风速和极端风速。
通过分析这些数据，我们可以了解到设计中需要考虑的最大风力。
在桥梁设计中，风载荷是一个重要的参数，它定义了在特定风速下桥梁结构需要承受的力。
通过风洞试验和数值模拟等方法，工程师可以确定风对桥梁的作用方式，并为结构提供安全的设计要求。
一种常见的桥梁抗风设计方法是将风阻力视为一个标准的相对载荷负荷，并使用结构分析软件进行计算。
在此过程中，需要考虑到不同的风向、风速和桥梁截面的影响，以及结构本身的弹性和刚度等因素。
最终，通过计算得到的风载荷将用于确定结构材料的尺寸和类型，以及桥面跨度和支撑方式等设计要素。
一旦完成桥梁抗风设计，下一步就是施工。
在施工过程中，工程师需要合理安排施工顺序，确保桥梁的稳定性和安全性。
首先，施工人员需要检查桥梁的基础是否牢固，并采取适当的加固措施，以保证桥梁在高风区域的稳定性。
然后，使用吊车和起重机等设备，将桥梁的各个构件逐步组装起来。
在组装过程中，施工人员需遵循设计规范，并使用合适的紧固件对构件进行连接，确保桥梁整体的坚固性。
在桥梁抗风设计与施工中，工程师还需采取一些额外的措施来保证桥梁在恶劣天气条件下的安全运行。
例如，为了减小风对桥面的冲击，可以在桥面两侧安装防风挡板，或在桥面上设置减速带。
此外，工程师还可以在桥梁的关键部位设置风洞，以监测风的方向和速度，并即时调整结构的姿态，以提高桥梁的稳定性。
总之，桥梁抗风设计与施工是确保桥梁结构稳定性和安全性的重要环节。
通过了解风的特性，并采用有效的设计和施工方法，我们可以确保桥梁在恶劣气象条件下的可靠运行。
土木工程中的桥梁抗风设计与施工
土木工程中的桥梁抗风设计与施工随着城市的发展和人口的增加，桥梁在现代社会中扮演着非常重要的角色。
然而，桥梁所处的环境条件多样，其中风力是对桥梁结构造成较大影响的因素之一。
桥梁在设计和施工过程中需要考虑防风措施，以确保其稳定性和安全性。
本文将介绍土木工程中桥梁抗风设计与施工的重要性及相应的技术要点。
一、桥梁抗风设计的重要性风力是对桥梁结构造成破坏和破损的主要外力之一。
在设计桥梁时，必须考虑风对结构的影响。
风对桥梁的影响主要表现在两个方面：气动力和结构响应。
风的气动力会产生在桥墩、桥面、桥梁主体和附属设施等方面。
而结构响应包括结构的振动和不同部位的应力变化。
如果桥梁的抗风设计不合理，就会导致结构失稳、产生疲劳、桥面变形等问题，甚至威胁行车和行人的安全。
二、桥梁抗风设计的技术要点在进行桥梁抗风设计时，需要考虑以下几个重要的技术要点：1. 风洞试验：风洞试验是确定风荷载参数的重要手段。
通过模拟真实的风场环境，可以测量风速、风压等参数，并对桥梁结构进行力学和流体力学的实验分析。
风洞试验的结果可以帮助工程师了解桥梁在不同风力下的响应情况，从而指导合理的结构设计。
2. 结构形态设计：桥梁的结构形态设计直接影响其抗风性能。
合理的桥梁形态可以减小风阻力，降低结构的振动和变形。
在设计中应考虑到桥梁的横截面形状、上部结构的流线型以及降低迎风面积等因素。
3. 风荷载计算：根据桥梁所处区域的特定风速等级和建筑设计规范，计算桥梁所受的风荷载。
风荷载计算的准确性对于桥梁结构设计和材料选择至关重要。
4. 材料和构造选择：在桥梁抗风设计中，选择合适的材料和构造方式也是非常重要的。
采用高强度材料、改进结构连接方式以及增加支撑和加强梁等措施可以提高桥梁的抗风能力。
三、桥梁抗风施工的关键步骤除了抗风设计之外，抗风施工过程中的关键步骤也十分重要。
以下是桥梁抗风施工的关键步骤：1. 施工前准备：在施工前，应根据设计要求制定详细的施工方案。
钢筋混凝土桥梁结构抗风设计
钢筋混凝土桥梁结构抗风设计钢筋混凝土桥梁是现代交通建设中最为常见且重要的结构形式之一。
在桥梁建设中，抗风设计是一个至关重要的环节。
本文将就钢筋混凝土桥梁结构的抗风设计进行探讨。
一、引言抗风设计是确保钢筋混凝土桥梁结构在恶劣气象条件下能够安全运行的关键要素之一。
随着桥梁设计理念不断创新与进步，抗风设计也变得越来越重要。
二、风荷载的计算方法钢筋混凝土桥梁结构的抗风设计首先需要计算风荷载。
目前，常用的风荷载计算方法有理论计算法、风洞模型试验法和数值模拟法。
1. 理论计算法理论计算法是通过计算结构在风场中的受力情况来确定风荷载。
这种方法依赖于风荷载规范的相关理论，通常适用于规模较小的桥梁。
2. 风洞模型试验法风洞模型试验法是通过在风洞中对桥梁模型进行模拟试验，以获取风对桥梁结构的荷载参数。
这种方法适用于规模较大、形状复杂的桥梁。
3. 数值模拟法数值模拟法基于计算流体力学原理，通过建立桥梁结构的数值模型，并应用CFD软件进行模拟计算，来获取风荷载。
这种方法适用于各种桥梁结构。
三、桥梁结构的风荷载分析在抗风设计中，需要对桥梁结构的风荷载进行分析。
这包括对风速、风压分布以及风荷载的大小进行研究。
1. 风速与风压分布风速与风压分布是指在桥梁周围空域内的风力特征。
一般来说，离地面越高，风速越大，风压越大。
这种分布规律对于桥梁结构的抗风设计非常重要。
2. 风荷载大小的确定风荷载的大小取决于多个因素，包括桥梁结构的特性、地理位置、风场条件等。
通过对这些因素进行考量和计算，可以确定桥梁结构所承受的最大风荷载。
四、抗风设计措施为了确保钢筋混凝土桥梁结构能够在恶劣气象条件下安全运行，需要采取一系列的抗风设计措施。
1. 结构形式设计在钢筋混凝土桥梁的结构形式设计中，应尽可能选择流线型的断面形状，减小风的阻力。
同时，合理设置桥面、桥墩等结构，以增加桥梁结构的稳定性。
2. 材料选择与构造设计在桥梁的材料选择和构造设计中，要考虑到材料的抗风性能。
桥梁抗风设计的理论与实践
桥梁抗风设计的理论与实践桥梁，作为连接两地的重要交通设施，不仅要承受自身的重量和车辆的荷载，还要应对自然界中各种复杂的力量，其中风就是一个不可忽视的因素。
在强风作用下，桥梁可能会发生振动、变形甚至倒塌，给人们的生命财产安全带来巨大威胁。
因此，桥梁抗风设计至关重要。
要理解桥梁抗风设计，首先需要了解风对桥梁的作用方式。
风可以产生静力作用和动力作用。
静力作用包括风压力、风吸力等，它们会直接影响桥梁的稳定性。
而动力作用则更为复杂，如风致振动，包括颤振、抖振和涡振等。
颤振是一种自激振动，可能导致桥梁结构的毁灭性破坏；抖振是由风的紊流引起的随机振动，虽然一般不会导致桥梁的直接破坏，但长期作用下会引起结构的疲劳损伤；涡振则是由于风流绕经桥梁结构时产生的周期性漩涡脱落引起的，虽然通常振幅较小，但在特定条件下也可能影响桥梁的使用性能和舒适性。
在桥梁抗风设计的理论方面，空气动力学是基础。
通过对桥梁周围气流的流动特性进行研究，可以预测风对桥梁的作用。
这需要运用流体力学的原理和方法，结合数值模拟和风洞试验等手段。
数值模拟利用计算机软件对风场和桥梁结构的相互作用进行计算和分析，能够快速获得大量数据，但需要准确的模型和边界条件。
风洞试验则是将桥梁模型置于风洞中，通过测量风的流速、压力以及模型的响应来直接观测风的作用效果，试验结果较为可靠，但成本较高且耗时较长。
桥梁抗风设计的理论还包括结构动力学的知识。
桥梁作为一种结构体系，其固有频率、振型等动力特性对风致振动的响应有着重要影响。
通过合理地设计桥梁的结构形式、尺寸和材料，可以改变其动力特性，从而提高抗风性能。
例如，增加桥梁的刚度可以降低振动的幅度，但同时也会增加结构的自重和造价，因此需要在两者之间进行权衡。
在实践中，桥梁抗风设计需要综合考虑多种因素。
首先是桥梁的地理位置和环境条件。
不同地区的风况差异很大，需要根据当地的风速、风向、风的紊流特性等进行针对性设计。
例如，在沿海地区或山区，风的强度和变化可能更为复杂，对桥梁抗风性能的要求也更高。
桥梁设计中的抗风规范要求
桥梁设计中的抗风规范要求桥梁设计是工程领域中非常重要的一项任务，而抗风规范要求是确保桥梁结构能够在强风条件下保持稳固和安全的关键因素之一。
本文将详细探讨桥梁设计中的抗风规范要求，包括风荷载计算、结构设计和施工措施等方面的内容。
一、风荷载计算在桥梁设计中，准确计算风荷载是确保结构稳定性的基础。
抗风规范要求采用合适的风荷载计算方法，考虑到桥梁的几何形状、风速和风向等因素。
常见的风荷载计算方法包括平均风速法、极值风速法和非平稳风速法等。
平均风速法是其中最常用的方法之一，它基于长时间平均风速和风向数据进行计算，考虑到一定的安全系数，以确保结构的可靠性。
而极值风速法适用于较小规模的桥梁或桥墩，它通过极值分析确定最不利的风荷载，以应对可能出现的强风情况。
非平稳风速法则更加精确地考虑风速和风向的变化性，通常用于大跨度桥梁的设计。
该方法将时间和空间的风速变化特性与结构的动力响应相结合，以更真实地预测风荷载情况。
二、结构设计在桥梁设计中，抗风规范要求将抗风设计作为一个独立的设计阶段来处理。
结构设计应考虑到桥梁的几何形状、材料性能和力学特性等因素，以使其能够满足所需的抗风要求。
首先，桥梁的几何形状是抗风设计的关键因素之一。
合理的桥梁几何形状能够降低结构受风力影响的程度。
例如，采用半流线型的桥梁设计可以减小桥面的风阻力，降低风荷载对桥梁的影响。
其次，材料的选择和使用也对抗风设计起着重要的作用。
高强度的材料可以提高桥梁的整体刚度和稳定性，减少因风荷载引起的振动和变形。
此外，采用适当的连接方式和轻量化设计也有助于提高桥梁的抗风能力。
最后，结构的稳定性和抗倒塌能力是抗风设计的关键考虑因素。
通过合理的横向和纵向支撑系统，以及适当的稳定性措施，可以增强桥梁的整体抗风能力。
三、施工措施桥梁设计中的抗风规范要求在施工过程中采取一系列的措施来确保结构的稳定性和安全性。
其中包括以下几个方面的施工措施：1. 施工现场的风速监测：在施工过程中，应设置风速监测装置，监测气象条件和风力状况。
桥梁结构的风振响应分析与抗风设计
桥梁结构的风振响应分析与抗风设计桥梁作为重要的交通工程之一，承载着车辆和行人的重要通道。
然而，由于自然环境的不断变化以及人类活动的影响，桥梁经常面临风振响应的问题。
为了确保桥梁结构的安全性和稳定性，风振响应分析与抗风设计成为了重要的研究内容。
1. 风振响应分析在桥梁结构的风振响应分析中，首先需要考虑的是风的作用。
风是桥梁结构风振响应的主要外荷载，其大小和方向都会对桥梁结构产生重要影响。
风的作用可以通过测风站点的数据来确定，包括风速、风向、风向角等。
其次，还需要考虑的是桥梁结构的动力特性。
桥梁结构通常是具有一定刚度和自振频率的动力系统，因此需要对桥梁结构进行模态分析，确定其固有频率和振型。
通过模态分析，可以得到桥梁结构在不同频段上的响应特性，进而掌握其振动特点。
最后，基于风荷载和桥梁结构的动力特性，可以进行风振响应计算和分析。
常用的方法包括频谱法、相应谱法、时程分析法等。
通过这些方法，可以预测和评估桥梁结构在风荷载下的振动响应，为抗风设计提供依据。
2. 抗风设计为了确保桥梁结构的安全性，必须进行抗风设计。
抗风设计的目标是通过合理的结构设计和加固措施，减小或消除桥梁结构在风荷载下的振动响应，使其具备足够的抗风能力。
抗风设计的方法多种多样。
一方面，可以通过减小桥梁结构的风荷载来增加其抗风能力，如减小桥面的横向风压系数、减小桥梁体型的风阻面积等。
另一方面，可以通过增加桥梁结构的刚度和阻尼来提高其抗风稳定性，如合理选取材料、结构形式和节点连接方式等。
此外，抗风设计还需要考虑桥梁结构的动态特性。
在桥梁结构的设计中，通常会采用动力参数进行抗风设计，如振动幅值、振动周期、振动频率等。
通过合理选择动力参数，可以确保桥梁结构在风荷载下的稳定性和安全性。
在实际的工程实践中，除了风振响应分析和抗风设计之外，还需要进行监测和评估工作。
通过实时监测桥梁结构的振动响应，可以及时发现和掌握其风振状况，为后续的抗风设计和维护提供参考依据。
桥梁抗风设计讲解
2 L
2
EJ 2 H g ( m
L 2 ) 2
EJ——加劲梁的竖弯刚度（N.m2)；
Hg——恒载单根主缆水平拉力(N)；
m——桥面和主缆的单位长度总质量，m=md+2mc； md—— 桥面单位长度质量(kg/m)；
mc——
单根主缆单位长度质量(kg/m)。
(md 2mc ) gL2 Hg 16 f
1 x0 ln n xn
阻尼比与对数衰减率的关系
2 1
2
， 2
13
结构的频率和振型可以通过结构动力特性分析 获得，结构阻尼与材料、结构形式等多种因素有关，无 法通过计算取得。桥梁抗风设计中结构的阻尼比可以取 以下经验值：
桥梁种类 钢桥 结合梁桥 混凝土桥
阻尼比 0.005 0.01 0.02
32
考虑结构的几何非线性及静力三分力随攻角的变化， 采用非线性有限元方法进行分析。该方法可以将横向屈 曲和静力扭转发散一并考虑，是研究桥梁空气静力稳定 性的较为完善的方法。
11
桥梁动力特性及其计算分析
12
一、 频率、振型及结构阻尼
频率——单位时间内系统简谐振动的次数，常记为f，单位为Hz（次/ 秒）。简谐振动的频率等于周期的倒数。圆频率w2f，单位为（周/ 秒）。 振型——结构以某一频率做箭谐振动时，结构各点相对位移的关系。 阻尼——结构在做有阻尼自由振动时振幅衰减的程度 对数衰减律
19
悬索桥结构动力特性示例
20
21
22
阶次 1 2 3
频率(Hz) 0.0693 0.1419 0.2163
振型特点 纵漂 L-S-1 V-S-1
4
5 6 7
桥梁抗震与抗风设计理念及设计方法
桥梁抗震与抗风设计理念及设计方法摘要：桥梁建设对交通发展具有重要意义，随着我国经济的发展，交通也在不断进步，桥梁建设的重要性也愈发突出。
目前，国内外对于大跨度桥梁的研究主要集中在桥梁地震反应特性方面，鲜有对桥梁结构桥梁抗震与抗风设计的研究。
对于桥梁而言，其抗震、抗风性能直接影响使用质量，特别是近年来地震等自然灾害频繁发生，桥梁抗震、抗风设计更为重要，文章主要对当前桥梁抗震、抗风设计理念及方法进行了探讨，以便于设计人员合理运用桥梁设计思想。
关键词：桥梁抗震；抗风设计理念；设计方法1桥梁抗震与抗风设计的重要性桥梁是连接两个地方的重要交通工具，其抗震和抗风设计的重要性不言而喻。
在地震和台风等极端天气情况下，桥梁的结构易受到破坏，给行车和行人带来严重威胁。
因此，桥梁设计时必须考虑到地震和风的影响。
对于抗震设计，首先需要了解地震对桥梁的影响。
地震会产生地震波，对桥梁的结构造成冲击和剪切力，导致桥梁发生破坏。
因此，需要在设计中考虑地震波的频率、振幅和持续时间等因素，制定合理的抗震设计方案。
这些方案可能包括使用抗震材料、增加支撑和加固结构等方法，以提高桥梁的抗震能力。
对于抗风设计，桥梁结构也需要考虑到风的影响。
风力会对桥梁施加压力，导致结构失稳和破坏。
因此，需要在设计中考虑风的速度、方向和频率等因素，制定合理的抗风设计方案。
这些方案可能包括使用抗风材料、增加支撑和加固结构等方法，以提高桥梁的抗风能力。
2桥梁抗震设计理念与方法2.1场地选择除了要通过对地震危险性进行的分析选择安全度较高的厂址，还要充分考虑地区范围内场地选择。
对此应遵循以下各项基本原则：不选择地震发生后产生失效的场地，优先选择坚硬的场地。
在地基达到稳定的基础上，还应充分考虑桥梁结构和地基之间的振动特性，尽可能减少共振可能造成的影响。
对于软弱地基，在设计过程中要注意保证基础整体性，避免地震造成不均匀变形现象发生。
2.2结构体系整体性与规则性桥梁有良好的整体性，其上部结构必然保持连续。
桥梁抗震与抗风设计理念及设计方法分析
桥梁抗震与抗风设计理念及设计方法分析摘要：桥梁是我国经济发展的重要枢纽，尤为注重抗震和抗风设计。
因为地震作用与风荷载会影响桥梁整体受力，进而影响桥梁的使用，并缩减桥梁的运营寿命。
所以，文章从实际出发，分析和研究了桥梁抗震与抗风设计理念及设计方法，旨在完善我国桥梁建筑中存在的缺陷，增强桥梁建筑的实际使用性能，为国民经济的发展提供重要保障。
关键词：桥梁；抗震设计；抗风设计；理念；方法在地震波的影响下，桥梁结构的安全性就会降低，轻则导致交通瘫痪，影响车辆的通行，重则导致车毁人亡，由此造成的损失难以估量。
据相关研究发现，减隔震能够帮助桥梁疏散热量，减弱地震波带来的反应。
风荷载同样会影响桥梁的稳定性，引发桥梁病害问题。
但在以往的桥梁设计中，很少会重视风荷载对桥梁结构带来的影响，使得桥梁发生巨大的震荡，从而引起疲劳破坏。
所以，针对桥梁抗震与抗风设计理念及设计方法展开分析和研究具有重要意义。
1桥梁抗震设计理念与设计方法1.1抗震设计理念在设计桥梁抗震结构时，应该着重比对设计方案的技术效益与经济效益，首先，要保证桥梁结构性能参数满足最好标准，比如，强度、刚度和延性等；其次，必须控制抗震结构设计造价。
如此就要求桥梁设计团队在实际工作中不能照搬相关规范，应该根据桥梁工程特性、区域实际以及科学设计理念来确定抗震措施。
具体设计理念为：第一，明确桥梁工程场地。
在工程场地确定过程中，尽可能避开地基失效且坚硬的场地，以及碎石类地基、不稳定坡地，这些场地均为工程危险区域。
第二，保证抗震系统完整。
在设计方案规划中，桥梁结构的上部区域（桥面、主梁、支座等），要尽可能保证连续性和完整新，确保质量与刚度都均匀分布，如此受到地震波的影响，桥梁的构件就不易被震散、震落[1]。
第三，加强构件强度与延性。
因地震导致的桥梁结构破坏，一般是地震波传入到桥梁构件中所引起。
所以，在实际设计中，应该保证构件的质量与刚度不发生变化，然后增加构件的强度与延性。
桥梁抗风设计
8.4 桥梁动力特性及其计算分析
桥梁结构动力特性是桥梁抗风设计中的重要 资料，进行桥梁风致振动计算分析和桥梁模型风 洞试验，都须以结构动力特性为依据。这里首先 介绍如何采用有限元方法进行悬索桥和斜拉桥的 结构动力特性分析，然后介绍 采用近似公式计算 桥梁基频。
一、 频率、振型及结构阻尼
频率——单位时间内系统简谐振动的次数，常记为f，单位为Hz〔次/ 秒〕。简谐振动的频率等于周期的倒数。圆频率w=2pf，单位为〔周/ 秒〕。 振型——结构以某一频率做箭谐振动时，结构各点相对位移的关系。 阻尼——结构在做有阻尼自由振动时振幅衰减的程度
静力三分试验：采用主梁或桥塔的刚性节段模型，在风洞 中测定平均风绕流的静作用力的三个分量，即阻力、升力 和扭转力矩。无量纲的三分力系数和攻角的关系曲线反映 出断面的根本气动性能，是分析桥梁各种风致振动和静力 稳定的重要参数。
节段模型试验：将主梁的代表性做成刚性模型，用弹簧悬 挂在支架上形成一个有竖向平动、转动〔及侧向〕自由度 的振动模型，在风洞中测定风的动力作用。满足相似条件 的节段模型试验可直接测定二维颤振的临界风速，也可识 别出用气动导数表示的非定常动力，是桥梁最重要的风洞 试验之一。
振型特点 纵漂 L-S-1 V-S-1 V-A-1 V-S-2 L-A-1 V-A-2
主塔横摆 主塔横摆
T-S-1 V-S-3 V-A-3 V-S-4 L-S-2 边跨竖向 T-A-1
斜拉桥结构动力特性计算例如
1
2
3
4
第一对称竖弯
1
2
3
4
第一反对称竖弯
1
2
3
4
第一对称扭转
1
2
3
4
第一对反称扭转
桥梁抗震与抗风设计理念及设计方法研究
桥梁抗震与抗风设计理念及设计方法研究摘要：经济的发展，城镇化进程的加快，促进交通建设项目的增多。
在地震力作用下，导致桥梁结构安全性不足，交通网络瘫痪，造成巨大的经济损失现象比比皆是。
因此，研究桥梁抗震性能非常重要。
目前，我国通过对中小跨径桥梁进行相关试验，模拟桥梁结构在地震力作用下内力的变化规律，最终得到桥梁抗震分为延性抗震和减隔震。
桥梁通过减隔震可以耗散能量，降低地震的反应。
风荷载对桥梁的影响同样较大，对桥梁造成的病害也是多方面的，但在早期桥梁设计过程中，人们常常忽略风荷载对结构的影响，导致桥梁出现较大震荡，使桥梁出现疲劳破坏。
本文就桥梁抗震与抗风设计理念及设计方法展开探讨。
关键词：桥梁工程；抗震；抗风；设计方法引言随着全球地震活动和极端气候频发，桥梁工程在运营期间可能受到地震波和风荷载的双重作用，如果桥梁抗风抗震能力设计不足，可能发生失稳、颤振等病害，影响行车安全和舒适度，严重的可能会出现桥梁结构倒塌事故，造成一定程度的人员伤亡和经济损失。
目前国内外很多学者和工程人员针对桥梁抗震与抗风设计开展了许多研究，但目前没有形成系统性的理论和规范来指导设计，研究成果一般局限于某种特定的计算方法，也很少有人将桥梁结构的抗震抗风设计进行对比、分析。
因此，研究桥梁抗震与抗风设计理念及设计方法十分重要。
1桥梁抗震结构概述桥梁工程属于当前时代下重要的建设工程，抗震系数的提高影响了桥梁工程本身的稳定性，在抗震设计中，主要是根据地震灾害和工程经验等相关内容来进行日常的设计，选择正确的设计思想，从整体性角度构建完整结构总方案，细致性地进行结构设计，从而达到抗震效果，合理性的抗震设计要在刚度和强度上满足相关标准，并且实现强度和刚度的最佳组合，使得桥梁的抗震效果能够得到全面提高。
桥梁属于交通中的重要组成部分，桥梁如果被破坏不仅会影响人们正常出行，还会带来较为严重的安全问题，因此在实际工作中需要更加科学而有序地进行桥梁抗震结构设计，从以往的设计经验来看，一些桥梁经常会出现开裂和混凝土剥落等问题，严重时内部钢筋也会出现裸露情况，因此在实际工作中需要更加科学而有序地开展桥梁抗震设计，为后续的使用提供重要基础。
桥梁抗震与抗风设计思路分析
桥梁抗震与抗风设计思路分析摘要：桥梁工程的设计和施工，对城市交通具有直接影响，其中抗震及抗风设计作为确保桥梁可靠性、安全性运转的重要内容，做好桥梁抗风及抗震设计，能够有效提升桥梁工程的整体质量。
基于此，本文主要分析桥梁抗震及抗风设计思路，旨在为相关人员提供些许参考。
关键词：桥梁工程；抗震设计；抗风设计；思路分析引言近年来，在我国社会市场经济快速发展下，人民群众对于桥梁工程的抗风、抗震要求持续提高，这是因为地震、风灾时常出现，对人们人身安全带来巨大威胁，所以有关设计工作人员应对其展开高度重视，认真探究各类灾害，积极总结与归纳，以求分析出与具体情况相符合的设计方法。
可见，对桥梁抗震、抗风设计思路进行深入分析极为关键。
1、桥梁抗风及抗震设计的必要性分析在以往的桥梁设计工作中，设计人员并未对其展开抗风或抗震设计，但是近年来各类安全风险事故频繁发生了，人们逐渐发现风荷载与地震对桥梁工程的应用年限、应用安全具有直接影响，因而桥梁抗风及抗震设计被相关部门所提出。
在多种自然灾害中，地震灾害可以说是具有最强的破坏性，且高震级地震会为桥梁带来难以弥补的损伤[1]。
而风灾害是自然灾害之中出次数极多，会对桥梁造成持续性的风力冲击，长此以往，会对桥梁的安全应用带来巨大影响。
当风载较大时，若是抗风设计不规范或者是存在弊端，就会为桥梁工程造成巨大的结构性安全隐患。
而桥梁抗震及抗风设计观念，则是在出现大风与抗震等有关自然灾难时，相关工作人员通过理论研究与工程经验总结归纳而出，可以有效应对风灾灾害与地震灾害的措施与方法，在此思想观念的统一指导下，对桥梁工程前期设计工作展开深入探索，紧紧把握桥梁的安全性、可靠性，从而能够保证桥梁工程在全寿命周期中的可靠性、安全性，为人民群众提供一个良好的交通出行环境，确保人民群众的人身财产不会受到任何损失。
由此可见，对桥梁抗风与抗震设计思路进行深入研究，具备十分重要的现实意义。
2、桥梁抗震设计思路与方式分析2.1提高桥梁结构的延性在桥梁工程的地震破坏中，因地震力而造成的剪切性破坏于桥梁损害之中，具有十分关键的位置，此破坏所为桥梁工程造成的危害不单单具备破坏性，且因出现的次数相对较高，所以为人民群众的人身财产安全造成的危害与损失最大。
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PB 1degree
-1.2
PB 2degree
PB 3degree
-1.4
-1.6
-0.5
0.0
5.0
8.0 7.0 6.0 5.0 4.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
U/fB
Theodorsen PB 1degree PB 2degree PB 3degree
-1.8 -2.0
0.0
脉动风特性
紊流度，积分尺度，功率谱密度(规范p46)
27
结构动力特性分析
• 结构主要模态的频率和阻尼比对抗风性能 影响很大
• 基频估计（规范p15）
斜拉桥 竖弯
fb
110 L
悬索桥 中跨简支竖弯
fb
0.1 L
扭转
Ec Ac m
， ft
C L
C查表
• 阻尼比， 规范钢桥0.005 可能偏于不安全
• 机理：气流绕过柱体时在尾部产生涡， 涡脱落时产生对柱体的作用力， 涡脱频率与柱体自振频率接近时发生共振
• 特点：有风速锁定区间；限幅；均匀流中发生； 弯曲或扭转
11
钢桥涡振实例－日本东京湾桥
10跨连续刚构桥，主跨240米， 单箱钢梁，梁高 3～10米
Trans-Tokyo Bay Bridge
25
• 基本思路：
本质上是一个流固耦合问题，简化为风荷载的确定及其相应的结构效 应问题。这里的风荷载，包括静力的和动力的，动力荷载包括强迫的 和自激的。
• 基本方法：理论分析，风洞试验，CFD
往往需要多种方法的综合应用与相互校核
• 重要假定：条带假定：
等截面直梁的单位长度受到的风荷载处处相等
• 主要对策
• 对于钝体截面，如边主梁， H型吊杆，可发生单自由度
扭转颤振，此时h＝0，由两 自由度颤振方程可得：
I
&& 2& 2
1 2
U
2B2
A2#
B&
U
A3#
全桥气弹模型风洞试验
22
风荷载与风致响应的分类
自然风的分 量
结构状态
平均风 （定常流）
假定为固定状 态
微振动
脉动分量 假定结构固定
风荷载类型 平均风力 涡激力 自激力 抖振力
描述风荷载的 结构响应类 无量纲参数 型与特征
三分力系数 斯托哈特数 颤振导数 气动导纳
静变形与静 力失稳
介于强迫振 动与自激振
0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3
5.0
10.0
15.0
U/fB
Theodorsen PB 1degree PB 2degree PB 3degree
A* 4
3.0
0.2
2.0
0.1
1.0
0.0
-1.0 0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
U/fB
0.0
-0.1
-0.2 0.0
5.0
动之间
颤振、驰振 （自激的可 能发散的振
动）
抖振限幅振 动（强迫振
动）
23
3、桥梁风致振动的基本理论
与抗风设计方法
24
研究内容与特点
• 桥梁抗风研究在桥址处各种可能的风场条件下，桥梁结构 的静力效应与动力响应，为新建桥梁的设计、施工提供解 决方案。大跨柔性桥梁如悬索桥和斜拉桥，刚性桥梁中的 柔性构件，如拱桥的吊杆等，都必须进行桥梁抗风的研究。
31
驰振方程－驰振稳定性判据
• 弯曲驰振方程为
m
&y& 2 y& 2 y
1 2
U
2
B
dCL
d
CD
y& U
• 移项后速度前的系数表示系统的净阻尼，用d表示有
d
2m
1 2
UB
dCL
d
CD
0
•当
dCL
d
CD
0
0
• 时才会出现不稳定现象。因此上式左端又称为驰振力系
数。又因为一般情况下阻力系数总是正的，因此只有当
CL'
dCL
d
0
• 升力系数关于攻角的斜率为负才可能出现不稳定的驰振
现象，令d=0 得到驰振临界风速计算公式。
32
驰振临界风速验算公式
4m Ug B(CL' CD )
10.0
15.0
20.0
U/fB
20.0
25.0
25.0
30.0
39
平板（PB）模型竖向气动导数
H*
1
4.0 2.0 0.0 -2.0 -4.0 -6.0 -8.0 -10.0 -12.0 -14.0
0.0
5.0
0.0
-5.0
-10.0
-15.0
-20.0
-25.0
-30.0 0.0
Theodorsen PB 1degree PB 2degree PB 3degree
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
U/fB
Theodorsen PB 1degree PB 2degree PB 3degree
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
U/fB
H* 2
H*
4
3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 -0.5 -1.0
0.0 0.5 0.0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 -2.5 -3.0
K 2 A4*
h
B
式中，Hi和Ai，i=1.2.3.4 称为颤振导数或气动导数，它们与截
面形状有关，且假定为无量纲频率K=wB/U的函数，目前主要
利用节段模型风洞试验数据经理论分析后识别，有自由振动法
和强迫振动法。
36
典型截面的颤振导数
•试验了四种断面的节段模型； •对每一种断面，分别进行单自由度，两 自由度，三自由度试验； •对试验信号，分别用频域法，时域法识 别颤振导数
• 无量纲的静力三分力系数，用来描述具有同样形状截面的 静力风荷载的共同特征。
• 利用三分力系数，体轴坐标系下，静力风荷载可以表示为：
阻力
FH
1 2
U 2CH D
升力
FV
1 2
U
2CV
B
扭矩
MT
1 2
U
2CM
B2
系数，CH，CV，CM
静三分力系数随攻角变化
30
(1) 驰振理论
• 当气流经过一个在垂直气流方向上处于 微振动状态的细长物体时，即使气流是 攻角与风速都不变的定常流，物体与气 流之间的相对攻角也在不停的随时间变 化。由气动三分力曲线可以看出，相对 攻角的变化必然导致三分力的变化，三 U 分力的这一变化部分形成了动力荷载， 即气动自激力。由于按相对攻角变化建 Uα 立的气动自激力理论，忽略了物体周围 非定常流场的存在，仍将气流看作是定 常的，因此这种理论称为准定常理论 （Quasi-Steady Theory）,相应的气动 力称为准定常力。
杆件可能发生驰振的截面举例
33
可能发生驰振的截面举例
34
与驰振相关的抗风设计方法
• 测定截面的三分力随攻角变化的曲线，如 升力曲线没有下降段，无驰振问题；
• 计算驰振系数和相应的驰振临界风速，应 满足条件：Cg大于1.2倍设计风速
• 如不满足，考虑修改截面形状，如矩形柱 可作切角处理成稳定的八边形截面；安装 TMD以提高等效阻尼比等等
37
模型 PB 模型 HM
模型 AZ
模型 DT
38
A* 1
A* 3
平板（PB）模型扭转气动导数
3.5
0.2
3.0
0.0
2.5
Theodorsen
PB 1degree
2.0
PB 2degree
PB 3dห้องสมุดไป่ตู้gree
1.5
1.0
0.5
0.0
A* 2
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
Theodorsen
-1.0
0.0
Theodorsen PB 1degree PB 2degree PB 3degree
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
U/fB
Theodorsen PB 1degree PB 2degree PB 3degree
40
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
U/fB
H* 3
单自由度扭转颤振
• 机理：风速很大时，风产生的升力和阻力联合作 用，使桥梁特别是索支承桥丧失扭转刚度而失稳
同济大学提供
19
(6)尾流干扰
• 机理：气流依次流过前后两个柱体（串 列）而产生的相互干扰作用
• 效应：降低颤振临界风速； 产生涡振和驰振
20
尾流干扰实例－1: 赛车
21
即使是混凝土桥梁，尾流干扰也可使下游桥梁发生 涡激振动，但风速较高，海上桥梁有可能发生
桥梁抗风设计方法与工程应用
陈政清 zqchen@
湖南大学风工程研究中心
2012年6月
1
目录
1. 起源与历史 2. 桥梁风致振动的类型 3. 桥梁风致振动基本理论与抗风设