设计风荷载

(3) 小刚度结构
r 1
Wy ( x) Wy0 y0( x) W~y0 y0( x) n ri yi yi ( x) n ri~yi yi ( x)
r1
r1
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4.4 强迫力和自激力荷载
(1) 强迫力荷载
~yi ~yib ~yir
~yib(x) — 背景响应荷载，主要是脉动风功率谱密度的贡献 ~yir (x) — 共振响应荷载，主要是结构自振惯性力的贡献
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4. 静力等效风荷载
4.1 等效原理
等效意义—最大动力荷载等效成静力荷载 等效原则—振型峰值截面的最大位移或最大内力等效
4.2 按结构刚度区分
大刚度结构：平均风荷载+脉动风荷载(静阵风荷载) 中刚度结构：平均风荷载+脉动风荷载+强迫力荷载 小刚度结构：平均风荷载+自激力荷载+
规范方法：静止结构风荷载(忽略结构振动响应)
理想方法：振动结构风荷载(动力荷载效应) 实用方法：最大自激力和最大强迫力等效静风荷载
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1.2 静力风荷载
(1) 定义
静阵风荷载—最大静力作用风荷载
(2) 组合
可与永久荷载和可变荷载组合 与汽车荷载组合时，Vz=25m/s 桥梁最大通勤风速为25m/s
脉动风荷载+强迫力荷载
问题： ① 脉动风荷载能否与强迫力荷载叠加？
② 自激力荷载与强迫力荷载如何叠加？
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4.3 等效风荷载表述
(1) 大刚度结构
Wy ( x) Wy0 y0 ( x) W~y0 y0 ( x)
Wz ( x) Wz0z0 ( x) W~z0z0 ( x) W ( x) W 0 0 ( x) W~ 0 0 ( x)
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2.2 常用断面阻力系数
(1) I字形、Π字形、箱形断面
CH
2.1－0.1(
B H
),
1.3,
B—主梁断面全宽(m)
1 B 8 H
8 B H
H—主梁投影高度(m) ，应取实体高度
(2) 斜腹板箱形截面
阻力系数CH按每倾斜1°折减0.5%，最大可折减30%
斜腹板的倾角计算
对吊杆、斜拉索和主缆取为直径以及投影高度
作用于桥墩或桥塔上的风荷载可按地面或水面以上 0.65倍墩高或塔高处的风速值确定
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3.2 桥墩或桥塔阻力系数
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3.3 斜拉索和主缆的阻力系数
(1) 斜拉桥斜拉索
与活载组合时：CH=1.0 （低雷诺数） 设计基准风速：CH=0.8（高雷诺数）
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2.2 常用断面阻力系数(续)
(3) 桁架断面 桁架风载阻力系数CH
实面积比
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
矩形或H形截面构件 1.9
圆柱型构件(D为直径)
DV0< 6 m2/s DV0> 6 m2/s
1.2
0.7
1.8
1.2
0.8
1.7
1.2
0.8
1.7
(3) 静阵风风速
Vg=GvVz
Vg—静阵风风速 Gv—静阵风系数 Vz—基准高度z处的风速
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2. 主梁静阵风荷载
2.1 静阵风荷载
FH
1 2
Vg2CH H,
Fv
1 2
Vg2CV
B,
FM
1 2
Vg2CM B2
FH — 平均风引起的静力风荷载分量 ρ — 空气密度(kg/m3)，取值1.25kg/m3 CH — 主梁的横向力系数，一般由风洞试验确定 H — 主梁投影高度(m)，与CH取值相关 Vg— 取用静阵风风速(m/s)
2.3顺桥向风荷载
(1) 跨径小于200m的桥梁
实体断面：取横桥向风荷载的0.25倍 桁架断面：取横桥向风荷载的0.50倍
(2) 跨径等于或大于200m的桥梁
非桁架断面：
Ffr
1 2
Vg2c f
s
Ffr—单位长度磨擦力(N/m)
cf—磨擦系数，光滑0.01，粗糙0.02，非常粗糙0.04
s—主梁周长(m)
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1、桥梁设计风荷载 2、主梁静阵风荷载 3、其它构件静阵风荷载 4、静力等效风荷载 5、设计风荷载问题
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1. 桥梁设计风荷载
1.1风荷载组成
F F Ff Fb
F — 平均风引起的静力风荷载分量 Ff — 平均风引起的自激力荷载分量 Fb — 脉动风引起的强迫力荷载分量
(2) 中刚度结构
Wy ( x) Wy0 y0 ( x) W~y0 y0 ( x) n ri~yi yi ( x)
r 1
Wz ( x) Wz0z0 ( x) W~z0z0 ( x) n ri~zizi ( x)
r 1
W ( x) W 0 0 ( x) W~ 0 0( x) n ri~ii ( x)
1.1
0.8
1.6
1.1
0.8
实面积比=桁架净面积/桁架轮廓面积 桥面系构造的风载阻力系数取CH=1.3
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2.2 常用断面阻力系数(续)
(3) 桁架断面(续) 桁架遮挡系数η
间距比
实面积比
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
≤1
1.0
0.90
0.80
0.60
0.45
2
1.0
0.90
0.80
0.65
0.50
3
1.0
0.95
0.80
0.70
0.55
4百度文库
1.0
0.95 0.80 0.70
0.60
5
1.0
0.95
0.85
0.75
0.65
6
1.0
0.95
0.90
0.80
0.70
间距比=两桁架中心距/迎风桁架高度 迎风桁架的风载阻力系数均取ηCH
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(2) 悬索桥主缆
中心距≥4D：CD=0.7 (单独考虑) 中心距<4D：CD=1.0 (合成一根)
(3) 悬索桥吊杆
中心距≥4D：CD=0.7 (单独考虑)
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3.4 顺桥向斜拉索风载
FH
1 2
Vg2CH
D
sin
2
CH— 斜拉索的阻力系数 α— 斜拉索水平倾角 D — 斜拉索的直径(m)
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2.4 施工阶段风荷载
(1) 悬臂施工桥梁荷载
对称荷载 不对称荷载系数：0.5
(2) 悬臂施工控制工况
最大双悬臂状态 最大单悬臂状态
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3.其它构件静阵风荷载
3.1 横桥向静阵风荷载
FH
1 2
Vg2CH An
CH— 桥梁各构件的阻力系数 An— 桥梁各构件顺风向投影面积(m2)