《公路桥梁抗风设计规范》概要及大跨桥梁的抗风对策
公路桥梁抗风设计规范
公路桥梁抗风设计规范一、背景情况《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015，以下简称《通规》)明确了桥梁抗船撞的设计原则，规定了IV～Ⅶ内河航道和通航海轮航道的船撞力设计值，是当前公路桥梁抗船撞设计的基本原则和统一标准。
近年来，通航船舶呈现出吨位大、航速快的发展趋势，随着我国在建和拟建跨越航道桥梁的不断增多，保障桥梁结构在船舶撞击下的安全十分重要。
为进一步保障在船舶撞击下的桥梁安全，完善细化桥梁抗船撞设计，在设计中综合考虑和体现船舶通航密度、船桥撞击概率、风险综合防控、桥墩抗撞性能等系统性和精细化设计要求，交通运输部组织完成了《规范》的制订工作。
二、《规范》的定位《规范》为桥梁抗船撞设计提供可行或具体技术方法，提出了降低船撞风险的总体要求、降低船撞效应的结构性防船撞设施要求和基于性能的抗撞设计方法（结构设计准则由一系列可实现的性能目标来表示，保证在船舶撞击力作用下实现结构预定功能的抗撞设计方法），是对《通规》的重要补充，作为推荐性标准、与《通规》一起规定了公路桥梁抗船撞设计要求。
《规范》贯彻了“综合防控、分级设防”的思想，提升了抗船撞设计的科学性，形成了一套系统的解决方案，引导公路抗船撞设计的标准化与精细化。
《规范》充分考虑了与其他标准的衔接，以国内外工程实践和先进研究成果为依托，以安全可靠、先进有效、经济合理、成熟实用为基本原则，广泛征求意见，具有清晰明确的定位，对进一步提升综合交通和基础设施的安全保障工作具有较强的指导作用。
三、《规范》的特点《规范》注重落实高质量发展理念和交通强国建设纲要要求，对标国内国际先进水平，吸纳了交通运输行业桥梁抗船撞领域的最新研究成果及工程建设经验，开展了大量的理论研究与试验验证。
《规范》的主要内容包括：（一）贯彻“综合防控、降低风险”的理念。
一方面加强总体设计，提出了合理确定桥位、桥型、跨径和构造等总体要求，以降低船桥碰撞概率；对非通航孔桥，逐桥考虑船舶到达的可能性进行设计。
桥梁抗震与抗风设计理念及设计策略探析
桥梁抗震与抗风设计理念及设计策略探析摘要：伴随着国家的社会、经济等方面发展，对各类材料的要求越来越高，因此，在进行桥梁的设计与施工时，应当更加重视对材料的使用。
本文着重阐述了桥梁的地震、风荷载作用下的结构设计思想及结构的设计方法，希望对我国桥梁事业的发展能够提供帮助。
关键词：桥梁；抗震；防风引言：风灾与地震近几年时有发生，对当地居民的生命构成严重的威胁。
由于地震、风荷载等因素会影响桥梁结构的整体性能，因此，对结构的抗震、防风荷载等方面进行了研究，如何才能设计出更具稳定性的桥梁，是当今桥梁设计者们需要思考的问题。
一、桥梁抗震和抗风的重要性伴随着国家的经济发展，为提高人民的生活品质，最近几年，国家在进行城市的发展进程中，也在持续地增加对城市的交通公路的修建，其中最为关键的就是桥梁，因此，在进行桥梁的设计时，必须要强化对桥梁的地震和抗风性的研究，假如桥梁的地震和抗风性不足，将会对桥梁建造的品质和服役的时间造成很大的不利。
因此，在进行桥梁的结构设计时，必须注重对其抗震性能及抗风荷载性能的分析与研究，这样才能使桥梁建筑更安全。
因此，对桥梁设计人员而言，要想对桥梁的设计品质有一个切实的提升，就一定要对桥梁的地震和抗风能力进行分析和研究，这样就要对地震出现时引起的爆炸，对房屋、人群造成危害等有关问题进行深入的研究，提高人们对公共设施建筑的信任度，提高人们生活的幸福感[1]。
为了确保桥梁的施工安全，就需要加大对桥梁的地震、抗风承载力等方面的研究。
在地震作用下，如何增强桥梁的抗震性能，应从如下方面入手：首先要从桥梁本身入手，增强桥梁本身的抗震性能；第二个要点：在建造桥梁的时候，我们可以借鉴有关的防震、防风的概念与方法，来进行桥梁的结构的优化；第三个要点：在施工中应加大对施工选材等各环节的重视；第四个要点：运用新技术和新工艺，改善工程建设的品质。
在进行桥梁设计的时候，还要关注建筑物在地震中的颤抖和摇摆问题的力度，二、目前我国桥梁建设中存在的问题尽管近年来，我们的公路交通事业取得了长足的进步，但我们也应该认识到，因为我们的人口基数大，国土面积大，而且有不少地区还十分偏远，而且地势较为复杂，因此，我们在桥梁设施的施工中，还面临着一些困难，具体表现为：随着社会的不断发展，许多地方的桥梁、公路等交通设施的不断完善，部分地区的基础设施都比较薄弱。
抗风设计规范
1总则1.0.1 为使公路桥梁，特别是大跨轻柔桥梁结构的抗风设计做到技术先进、经济合理和安全可靠，特编制本规范。
1.0.2 本规范主要针对斜拉桥和悬索桥制定，梁式桥、其它桥型结构的抗风设计可参照执行。
本规范不适用于跨度800m以上的斜拉桥和1500m以上的悬索桥。
对跨度800m以上的斜拉桥和1500m以上的悬索桥应作抗风设计的专题研究。
1.0.3 公路桥梁的抗风设计和验算要求造成危险性的静力失稳和动力失稳的临界风速高于相应的检验风速；同时对涡激振动和抖振的振幅应加以限制。
1.0.4 如判定桥梁对风敏感时，宜考虑进行风洞试验，利用风洞试验获得的气动参数进行各种风致振动分析。
1.0.5 当设计不满足抗风要求计时，可采取气动措施、结构措施、机械措施等手段提高结构的抗风能力。
1.0.6 公路桥梁设计除满足本规范的要求外，还必须遵守国家或交通部有关标准规范的规定。
2．术语和符号2.1 术语2.1.1 基本风速（Basic Wind Speed）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。
2.1.2 设计基准风速（Standard Design Wind Speed）在桥梁所在地区基本风速的基础上，考虑桥位处局部地表粗糙度影响，桥面高度处100年重现期的10min平均年最大风速。
2.1.3颤振检验风速（Flutter Checking Wind Speed）检验桥梁避免发生颤振的风速2.1.4驰振检验风速（Galloping Checking Wind Speed）检验桥梁避免发生驰振的风速。
2.1.5 风攻角（Wind Attack Angle）风与水平面产生的夹角。
2.1.6 阵风系数（Gust Coefficient）考虑因时距减小而使平均风速提高的系数。
2.1.7 阵风荷载（Gust Load）基于阵风风速的风荷载。
2.1.8 地表粗糙度（Terrain Roughness）反映大气边界层中地表起伏或地物高矮稀密状况的指标。
经验交流：大跨桥梁的抗风对策（二）
风荷载 桥梁是处于⼤⽓边界层内的结构物，由于受到地理位置、地形条件、地⾯粗糙程度、离地⾯（或⽔⾯）⾼度、外部温度变化等诸多因素的影响，作⽤于桥梁结构上的风荷载是随时间和空间不断变化的。
从⼯程抗风设计的⾓度考虑，可以把⾃然风分解为不随时间变化的平均风和随时间变化的脉动风的叠加，分别确定它们对桥梁结构的作⽤。
对于桥梁结构来说，风荷载⼀般由三部分组成：⼀是平均风的作⽤；⼆是脉动风背景作⽤；三是由脉动风诱发结构抖振⽽产⽣的惯性⼒作⽤，它是脉动风谱和结构频率相近部分发⽣的共振响应。
在本规范中将平均风作⽤和脉动风的背景作⽤两部分合并，总的响应和平均风响应之⽐称为等效静阵风系数Gv，它是和地⾯粗糙程度、离地⾯（或⽔⾯）⾼度以及⽔平加载长度相关的系数。
为了便于理解新规范中有关风荷载的条⽂，我们列出了国内外规范中有关风荷载的规定，供参考。
1.在我国1987年的设计规范中，定义横向设计风压为： 该公式仅仅考虑了平均风的静⼒作⽤，没有考虑脉动风的背景响应和结构的振动惯性⼒的影响，是偏于不安全的。
2.⽇本《道路桥抗风设计便览》适⽤于跨径⼩于200m的桥梁。
其设计风速和设计风荷载定义为： 其中：ρ为空⽓密度；E1为⾼度及地表粗糙度修正系数；CD为桥⾯阻⼒系数；An为桥梁顺风向投影⾯积；G=1、9，为阵风响应系数，是⼀个常数。
在上式中，引⼊了阵风响应系数，体现了风的紊流成分的影响，但没有考虑风的空间相关，跨径⼩平200的桥梁是可以适⽤的。
3.在⽇本《本州四国联络桥抗风设计指南》中，⼤跨度桥梁的设计风速和设计风荷载分别表达为： 其中：ν1为⾼度修正系数；ν2为⽔平长度阵风修正系数；ν4司为动⼒效应风载修正系数；其余参数意义同上。
该式反映了因考虑风的⽔平相关使风荷载的脉动影响随跨长增加的折减效应。
4.英国BS5400规范也采⽤等效静阵风荷载的概念，设计风速取为阵风风速，其风速与设计风荷载分别表达为： 其中：K1为重现期系数；S1为穿⾕系数；S2为阵风系数，该系数考虑了⽔平长度折减。
公路桥梁抗风设计规范
公路桥梁抗风设计规范一、背景情况《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015，以下简称《通规》)明确了桥梁抗船撞的设计原则，规定了IV～Ⅶ内河航道和通航海轮航道的船撞力设计值，是当前公路桥梁抗船撞设计的基本原则和统一标准。
近年来，通航船舶呈现出吨位大、航速快的发展趋势，随着我国在建和拟建跨越航道桥梁的不断增多，保障桥梁结构在船舶撞击下的安全十分重要。
为进一步保障在船舶撞击下的桥梁安全，完善细化桥梁抗船撞设计，在设计中综合考虑和体现船舶通航密度、船桥撞击概率、风险综合防控、桥墩抗撞性能等系统性和精细化设计要求，交通运输部组织完成了《规范》的制订工作。
二、《规范》的定位《规范》为桥梁抗船撞设计提供可行或具体技术方法，提出了降低船撞风险的总体要求、降低船撞效应的结构性防船撞设施要求和基于性能的抗撞设计方法（结构设计准则由一系列可实现的性能目标来表示，保证在船舶撞击力作用下实现结构预定功能的抗撞设计方法），是对《通规》的重要补充，作为推荐性标准、与《通规》一起规定了公路桥梁抗船撞设计要求。
《规范》贯彻了“综合防控、分级设防”的思想，提升了抗船撞设计的科学性，形成了一套系统的解决方案，引导公路抗船撞设计的标准化与精细化。
《规范》充分考虑了与其他标准的衔接，以国内外工程实践和先进研究成果为依托，以安全可靠、先进有效、经济合理、成熟实用为基本原则，广泛征求意见，具有清晰明确的定位，对进一步提升综合交通和基础设施的安全保障工作具有较强的指导作用。
三、《规范》的特点《规范》注重落实高质量发展理念和交通强国建设纲要要求，对标国内国际先进水平，吸纳了交通运输行业桥梁抗船撞领域的最新研究成果及工程建设经验，开展了大量的理论研究与试验验证。
《规范》的主要内容包括：（一）贯彻“综合防控、降低风险”的理念。
一方面加强总体设计，提出了合理确定桥位、桥型、跨径和构造等总体要求，以降低船桥碰撞概率；对非通航孔桥，逐桥考虑船舶到达的可能性进行设计。
大跨度缆索承重桥的抗风性能与控制措施探讨
大跨度缆索承重桥的抗风性能与控制措施探讨建筑工程行业中，大跨度缆索承重桥是一类构筑物，其特点在于具备较高的承重能力和出色的适应性。
然而，在风力环境下，大跨度缆索承重桥面临着较大的挑战，其抗风性能的研究和实施措施的确定显得尤为重要。
本文将探讨大跨度缆索承重桥的抗风性能以及可行的控制措施，以便提供指导和参考。
首先，大跨度缆索承重桥的抗风性能。
由于缆索承重桥的结构特点，其自身的风荷载响应存在一定的困难。
因此，为了确保桥梁的风荷载响应能力，需要从以下几个方面进行考虑和研究。
其一，对大跨度缆索承重桥的风荷载进行准确的评估是关键。
通过对桥梁在不同风速下的风荷载进行测算和分析，可以为后续的分析和控制措施的制定提供基础。
这涉及到风压力分布、风速梯度、地形阻挡以及周边环境等因素。
建立合适的风洞试验模型以及数值模拟方法，能够更好地揭示大跨度缆索承重桥的风荷载特性。
其二，针对大跨度缆索承重桥的抗风控制措施需要精确而全面。
常用的控制措施包括桥梁结构的设计和优化、支座设计、缆索预应力调整、风致振动控制等。
其中，关键的控制策略是通过设计和优化结构以提高桥梁的自身稳定性，减小风荷载对桥梁的影响。
选用合适的材料以及结构形态，增加桥梁的刚度和稳定性，从而提高其抗风性能。
其三，为了保证大跨度缆索承重桥的长期稳定，需进行全面的监测和检修措施。
通过对桥梁的定期巡检以及振动检测等手段，可以及时发现桥梁结构存在的问题，并采取相应的维护和修复措施。
此外，将新的监测技术应用于桥梁的抗风性能评估和动力响应分析也是一个不错的选择。
总结起来，大跨度缆索承重桥的抗风性能与控制措施是一个复杂而重要的研究课题。
通过合理的风荷载评估、控制措施设计和全面的监测检修，可以提高大跨度缆索承重桥的抗风能力，确保桥梁的安全稳定运行。
然而，在实际工程中，还需考虑与风荷载相对应的温度影响、综合应力耦合效应等因素，以进一步完善抗风设计和控制措施。
作为建筑工程行业的教授和专家，我希望通过本文的探讨，能够让读者对大跨度缆索承重桥的抗风性能有更深入的了解，并理解可行的控制措施。
《公路桥梁抗风设计规范》概要及大跨桥梁的抗风对策
《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、风洞试验及抗风措施
桥梁抗风设计、风洞试验及抗风措施?46?北方交通201l桥梁抗风设计,风洞试验及抗风措施刘长宏,刘春,宋俊杰(中国华西工程设计建设有限公司大连分公司,大连116000)摘要:桥梁应具有抵抗风作用的能力,特别是大跨度桥梁,其柔性较大,设计时必须考虑颤振,抖振,涡激振动等空气动力问题,通过抗风设计,风洞试验,抗风措施来确定桥梁风荷载和抗风性能是大跨度柔性桥梁抗风研究的主要手段.关键词:桥梁;风荷载;颤振;节段模型;风洞试验中图分类号:U442.59文献标识码:B文章编号:1673—6052(2011)10—0046—021桥梁抗风设计的目的桥梁抗风设计的目的在于保证结构在施工和运营阶段能够:(1)对于可能出现的最大静风荷载,桥梁不会发生强度破坏,变形和静力失稳.(2)为了确保桥梁的抗风安全性,桥梁发生自激发散振动(如颤振)的临界风速必须高于桥梁的设计风速,并具备一定的安全储备,即:临界风速>安全系数X设计风速.对于颤振验算,通常安全系数取为1.2.(3)对于限幅振动,尽管其振幅有限,但因其发生的频率高,可能会引起结构的疲劳损伤或影响结构正常使用,使行人感到不适以及影响施工的Jl~,N进行等,所以也应将桥梁可能发生的限幅振动的振幅减小到可以接受的程度,即:最大响应≤容许值. 2桥梁抗风设计桥梁抗风设计大体可分为结构设计和结构抗风性能检验两个阶段.2.1结构设计阶段这一阶段的工作内容包括对桥位处风速资料的收集,风观测,风的特性参数选取等.根据全国基本风压分布图,并考虑桥址处的地形地貌情况,桥梁高度和桥跨长度,自然风的特征等因素,确定桥梁的设计风速,设计风荷载和自激振动检验风速.设计内容是提出抗风设计对结构设计的多项要求,作为确定桥梁结构体系,各构件的材料,形状,尺寸等的参考.其中最重要的是结构体系的抗风性能设计和结构断面形状的气动选型.2.2结构抗风性能检验阶段该阶段包括静力抗风性能和动力抗风检验两部分.静力抗风检验包括根据规范或通过风洞试验确定结构断面的静力气动力系数,计算出作用在桥梁各个部分的静风荷载,进而计算出在静风荷载作用下的结构内力,变形,检验结构的静力稳定性.动力抗风检验包括桥梁在施工及运营状态时的颤振特性,涡激共振特性,抖振特性检验.采用风洞试验或半试验半理论的方法给出桥梁的颤振临界风速形态,涡激共振的发生风速和振幅估计,抖振振幅及其产生的惯性力.对于颤振临界风速的确定,下面列出VanDerPut的近似公式,以考证临界风速的影响因素.在桥梁初步设计阶段,通常可采用下式估算临界风速U:r厂■——～1U_【l+(8—0～√.721~)Jb式中:一主梁截面几何形状折减系数,对于目前用于悬索桥或斜拉桥的流线型扁平箱梁,该值约为0.7～0.9;对于截面较钝的混凝土箱梁,该值可低达0.3～0.5;8一桥梁的扭转频率与竖弯频率之比;r一主梁截面的惯性半径;一主梁单位长度质量与空气的质量比;(1)一竖弯频率;b一半桥宽.从上式大致可以看出,主梁截面越扁平,流线型越好,临界风速越高;桥梁的刚度越大,固有频率越高;主梁越重,临界风速越高.因此同样截面的混凝土主梁比钢主梁对抗风更为有利.3桥梁动力抗风设计的基本方针对于大跨度柔性桥梁,如悬索桥和斜拉桥的抗第10期刘长宏等:桥梁抗风设计,风洞试验及抗风措施?47? 风设计则应特别注意动力抗风设计.桥梁动力抗风设计的基本方针是:(1)提高结构的临界风速,使之大于设计风速,即不会发生危险性的发散型风致振动;(2)减少各种限幅风致振动(涡激共振,抖振等)的振幅,使之控制在可以接受的范围内.为了使桥梁在使用期间内,在预计的强风作用下不损害桥梁的安全性和使用性,首先应掌握架桥地点的强风特性,决定桥梁的设计风速,并据此推测风对桥梁的作用,校核抗风安全性.如果判断有可能会发生上述有害的振动,就应考虑适当的防止对策或进行设计变更.4风洞试验在确定风引起的桥梁响应时,通常可采用已有的理论分析和风洞模型试验等方法.但由于桥梁断面形状复杂多样,用纯理论分析方法求解作用在桥梁上的空气力及风致振动响应相当困难.因此,采用风洞模型试验仍是目前抗风设计最有效和最可靠的手段.风洞试验是空气动力学研究的一个十分重要且不可替代的手段.它是在风洞实验室模拟大气边界层的实际风环境和实际建筑结构,根据实验室中的模型响应考察实际结构响应.对于复杂环境下,有复杂外形的桥梁结构风效应研究,用其它手段很难进行时,风洞试验只需对实际条件作适当的简化,就可以达到研究目的.风洞试验是目前采用最普遍,最有效的研究手段.通过精心设计的各种风洞试验,可以预测实桥的空气静力稳定性,动力稳定性以及是否有影响正常使用的风致振动现象等.所谓风洞(windtunne1),通常指一个可产生气流的闭合环形管道.风洞的种类很多,一般可依照不同的用途,由其供试验用区域(称作试验段,试验模型置于此段)的截面积和风速大小加以划分.用于进行桥梁空气动力学研究的风洞,在早期都是利用低速航空的风洞,目前已逐步采用专门用于结构风工程研究的大气边界层风洞.大气边界层风洞具有较长的,并可以模拟大气边界层内自然风特性的试验段.试验段的截面积从几平方米至几十平方米不等,试验风速可以从很低的风速(一般为1～2m/s)到每秒数十米.5桥梁风洞模型试验方法根据试验的目的,桥梁风洞模型试验分为主梁节段模型静力试验,动力试验和全桥模型试验等. (1)节段模型静力试验是将主梁(成桥状态时还包括栏杆)按一定的几何比例做成模型,然后支撑在风洞中进行试验,以测定静力三分力系数(C,c和cM)等.(2)动力试验是用弹簧(模拟桥梁其余部分对主梁节段的弹性约束作用)将节段模型悬挂在风洞中进行试验,弹簧常数由相似条件决定.这种试验可以直接给出桥梁颤振临界风速的二维近似试验结果.因试验模型制作容易,费用少,时间省,这种试验得到广泛应用.(3)全桥模型则是将各部分构件的几何外形,质量和刚度按相似关系做成全桥模型,以使模型的固有振动特性与实桥相似,试验的目的是全面测定桥梁的临界风速,涡激振动和紊流引起的抖振的振幅.这种试验具有制作复杂,周期较长,费用昂贵,但真实可靠等特点.6桥梁结构及构件的抗风措施桥梁结构及构件的抗风措施大体上可分为两大类:一是改善结构的振动特性为目的的结构措施;二是以改善结构物的空气动力特性为目的的气动措施.(1)在大跨度斜拉桥或悬索桥的施工阶段中,结构体系处于不断转换区尚未成型,可能会出现比成桥后更为不利的状态,即刚度较小,变形较大,稳定性较差,甚至发生较大的风致振动响应的情况,其中稳定性问题也十分突出.一般说来,大跨斜拉桥在最大双悬臂状态和最大单悬臂状态的颤振稳定性比成桥状态要好.在最大双悬臂状态,主要会发生围绕桥塔的桥平面外的水平摆动以及平面内的竖向"翘翘板"振动,在桥塔中产生较大的内力,设置辅助墩或采用临时墩来减小悬臂长度是常用的方法;在最大单悬臂状态,强风作用下主梁的侧向和竖向抖振产生的惯性力较大,若振动不能接受,可以通过设置阻尼器以及临时风缆等方法来抑制振动.(2)悬索桥在安装初期的结构抗扭刚度主要由主缆提供,其扭转频率随主梁拼装长度的增加而增加.大跨度悬索桥主梁拼装的抗风低谷应避开大风期.若不能避开,可采用不对称施工方法,即不从中央对称拼装,而是偏高中央一定距离开始拼装主梁,待达到一定长度后再进行对称施工.(3)对于刚度相对较小的悬索桥,必须认真地考虑各种改善气动性能的导流措施以便同时解决颤振,涡振,斜振等各类风致振动问题.1500m以上跨度的悬索桥可能还要考虑采用中央开槽的分离箱断面以及增加交叉索形成空间索网等措施以提高结构?48?北方交通2011空心板粱桥拓宽结构新桥截面选取分析罗伟(沈阳公路工程监理有限责任公司,沈阳110000)摘要:应用梁格法建立空间有限元模型,对比分析了当新桥采用普通空心板和宽幅空心板时,旧桥的内力状态.并且分析了新桥截面的刚度以及跨径对旧桥减载效果的影响,对空心板梁桥拓宽结构的设计有一定的参考价值.关键词:空心板;梁格法;刚度;减载中图分类号:U495文献标识码:B文章编号:1673—6052(2011)tO一0048—03 1概述近年来我国的经济不断进步,交通事业繁荣兴盛,国家对基础设施的大力投资推动了公路建设行业的迅猛发展,也对我国公路工程建设提出了越来越高的要求.而我国较早建设的高速公路,如沈大,广佛,沪宁,京津塘,京珠,京沪等高速公路,绝大部分为四车道,随着交通量的不断增加,出现了严重的交通拥堵现象,影响了道路的通行能力与服务水平,为此不得不考虑建设第二通道或者扩建以缓解日趋紧张的交通压力.2国内外研究现状拼宽桥梁的关键是新,旧桥梁拓宽形式的选择,目前我国公路桥梁拓宽基本采用3种方式:(1)新旧桥梁的上,下部结构均不连接.这种方式的优点是新桥与旧桥各自受力明确,互不影响,施工难度小;缺点是在上部活载反复作用下,两桥主梁产生挠度不同,新桥与旧桥之间的沉降差异,可能会造成连接部位沥青铺装层破坏,进而在连接部位形成顺桥向裂缝和横桥墩向错台.(2)新旧桥的上,下部结构均连接.这种方式的优点是新桥与原桥联成整体,减小荷载作用下新老桥连接处产生过大的变形,拼接后桥梁整体性较好;缺点是由于新,旧桥基础沉降的不一致,导致桥梁附加内力增大,使连接处产生裂缝.(3)新旧桥梁的上部结构连接,下部结构分离.优点是由于下部分离,上部结构连接产生的内力对下步构造影响较小;缺点是新旧桥基础沉降的不一致会使上部结构产生较大的附加内力,可以适当增大桩径,减小新旧桥基础沉降的不一致对桥梁上部结构内力的影响.的刚度和气动性能,满足抗风要求.7结语抗风稳定性是控制大跨度桥梁成败的关键因素之一,在大跨度桥梁设计中,不仅要考虑承受风荷载的静力强度问题,还必须考虑空气动力稳定性问题.虽然通过抗风设计,风洞试验,抗风措施为桥梁抗风提供了强有力保障,但还需要进一步充实,完善,改进和提高.Wind—resistantDesign,WindTunnelTestandWind—resistantMeasuresforBridge AbstractThebridgeshouldbewiththecapacityofwind—resistantfunction,especiallythelarge—spanbridgewithhighflexibility,andaerodynamicproblemslikeflutter,buffeting,vortex—inducedvibrationandSOonmustbetakenintoaccountwhendesigning.Bymeansofwind—resistantdesign,windtunneltestandwind—re—sistantmeasurestodeterminewindloadandwind——resistantperformanceofthebridgeisthemainmeansofwind——resistantstudyoflarge—spanflexiblebridge.KeywordsBridge;Windload;Flutter;Segmentalmodel;Windtunneltest。
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《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。
本次研究，对其部分计算结果参照周围台站的情况予以适当的修正。
与此同时，参照国内其他的规范确定基本风压的下限值100年一遇为0.35kN／m2，50年一遇为0.30kN／m2，10年一遇为0.20kN／m2，相应的基本风速下限分别为24m/s，22m/s和18m／s。
全国基本风压图和风速图有如下特点：1.东南沿海为我国大陆上的最大风压区。
风压等值线大致与海岸平行，风压从沿海向内陆递减很快，到达离海岸50km处的风速约为海边风速的75％，到100km处则仅为50％左右，这和造成这一地区大风的主要天气系统--台风有关。
在这一区域内，大致有三个特大风压带，即湛江以南至海南沿海地区、广东沿海地区以及浙江到福建省中部沿海地带，百年一遇风压在0.90kN／m2（38m/s）以上。
由于台湾岛对台风屏障作用，福建南部的风压有所减弱。
2.西北至华北北部和东北中部为我国大陆上风压的次大区。
这一地区的大风主要与西伯利亚寒流引起强冷空气活动有关，等风压线梯度由北向南递减。
3.青藏高原为风压较大区。
这一地区大风主要是因海拔高度较高所造成的。
但该区空气密度较小，因此，虽然风速很大，但所形成的风压相对较小。
从风压图和风速图的对比中可以反映出这一特点。
4.云贵高原、长江中游以及南丘陵山区风压较小，特别是在四川中部、贵州、湘西和鄂西为我国风压最小的区域。
大部分地区风压在0.4kN/m2（25m／s）以下。
5.台湾、海南岛和南海诸岛的风压各自独立成区，台湾是我国风压最大的地区。
据分析,其东部沿海风压可达175KN/m2（52m／s）以上；海南岛的西、北、东部沿海风压约为0.9kN/m2（40m／s）。
西沙群岛受南海台风的影响，百年一遇风压达1.80kN/m2（54m／s）。
南海其余诸岛的风压略小于西沙。
新版风压分布图在总体上没有改变原全国风压分布的总格局，有降低的，也有提高的，但应该说更趋合理．且此次计算台站数大大超过以往任何一次的分析，资料年限一般均达到30～35年，代表了当前气候背景值。
对重要的大跨径桥梁，宜设立临时桥址风速观测站，观测时段不宜少于1年。
由所获得的短期风速资料推求年极值风速，并据此建立与附近气象台站的相关关系。
三、风荷载桥梁是处于大气边界层内的结构物，由于受到地理位置、地形条件、地面粗糙程度、离地面（或水面）高度、外部温度变化等诸多因素的影响，作用于桥梁结构上的风荷载是随时间和空间不断变化的。
从工程抗风设计的角度考虑，可以把自然风分解为不随时间变化的平均风和随时间变化的脉动风的叠加，分别确定它们对桥梁结构的作用。
对于桥梁结构来说，风荷载一般由三部分组成：一是平均风的作用；二是脉动风背景作用；三是由脉动风诱发结构抖振而产生的惯性力作用，它是脉动风谱和结构频率相近部分发生的共振响应。
在本规范中将平均风作用和脉动风的背景作用两部分合并，总的响应和平均风响应之比称为等效静阵风系数Gv，它是和地面粗糙程度、离地面（或水面）高度以及水平加载长度相关的系数。
为了便于理解新规范中有关风荷载的条文，我们列出了国内外规范中有关风荷载的规定，供参考。
1.在我国1987年的设计规范中，定义横向设计风压为：该公式仅仅考虑了平均风的静力作用，没有考虑脉动风的背景响应和结构的振动惯性力的影响，是偏于不安全的。
2.日本《道路桥抗风设计便览》适用于跨径小于200m的桥梁。
其设计风速和设计风荷载定义为：其中：ρ为空气密度；E1为高度及地表粗糙度修正系数；CD为桥面阻力系数；An为桥梁顺风向投影面积；G=1、9，为阵风响应系数，是一个常数。
在上式中，引入了阵风响应系数，体现了风的紊流成分的影响，但没有考虑风的空间相关，跨径小平200的桥梁是可以适用的。
3.在日本《本州四国联络桥抗风设计指南》中，大跨度桥梁的设计风速和设计风荷载分别表达为：其中：ν1为高度修正系数；ν2为水平长度阵风修正系数；ν4司为动力效应风载修正系数；其余参数意义同上。
该式反映了因考虑风的水平相关使风荷载的脉动影响随跨长增加的折减效应。
4.英国BS5400规范也采用等效静阵风荷载的概念，设计风速取为最大阵风风速，其风速与设计风荷载分别表达为：其中：K1为重现期系数；S1为穿谷系数；S2为阵风系数，该系数考虑了水平长度折减。
5.在本次编写的抗风规范中，对横桥向风作用下顺风向的风荷载，将作用在桥墩（塔）、主缆、斜拉索上的风荷载和作用在主梁上的风荷载分开处理。
除主梁外，作用在桥梁各构件单位长度上的风荷载可根据各构件不同基准高度L的等效静阵风荷载按下式计算：作用在主梁上的横桥向风荷载，除考虑等效静阵风荷载外，还应考虑由于抖振响应引起的惯性荷载，横向力可按下式计算：式中：PH为横向力（N／m）；CH为主梁体轴下横向力系数；D为主梁的高度（m）。
Pd为因抖振所产生的结构惯性动力风荷载；当桥梁跨径小于200m时，可忽略因抖振所产生的结构惯性动力风荷载；对于跨径大于200m的桥梁，若判定其对风的动力作用敏感，则应通过风洞试验取得必要的参数，然后由抖振分析得到结构惯性动力风荷载。
跨径小于200m的桥梁可以下考虑竖向和扭转力矩的作用。
跨径大于200m的桥梁，特别是悬臂施工中的大跨桥梁的竖向力和扭转力矩宜根据风洞试验和详细的抖振响应分析得到。
四、颤振稳定性和静风稳定性大跨度桥梁在风荷载的静力作用下有可能发生因计力矩过大而发生扭转发散，或因顺风向的阻力过大而引起横向屈曲这两种静力失稳。
桥梁在风的作用下还有可能发生一种自激振动，风的能量的不断输入使振幅逐渐加大。
根据断面的不同形状，这种发散性的振动可以是弯曲型的驰振、扭转型的颤振或弯扭耦合型的颤振，统称为动力失稳。
静力先稳和动力失稳的临界风速的较低者将控制大跨度桥梁的抗风安全。
静力失稳和动力先稳两者都是危险性的，都必须在桥梁设计时加以避免。
此次规范除对颤振稳定性和驰振稳定性作了规定外，还对桥梁的横向静力稳定性和静力扭转发散作了规定。
本文将主要介绍有关颤振稳定性检算的方法。
桥梁的颤振检验风速按下式确定：式中：[Vcr]为颤振检验风速（m／s）；Vd为设计基准风速（m/s）；K为考虑风洞试验误差及设计、施工中不确定因素的综合安全系数，一般可取K=1.2。
μf为考虑风速脉动影响及水平相关特性的无量纲修正系数，根据不同的地表粗糙类别，按表3取值：在风攻角-3≤α≤＋范围内，颤振临界风速必须满足以下准则；Vcr≥[Vcr](13)式中：Vcr为桥梁颤振临界风速（m／s）。
本条文采用的颤振检验风速的表达式和日本《本州四国联络桥抗风设计指南》以及日本的一些其他桥梁的抗风设计指南在形式上是一样的。
由于采用的风谱以及地表粗糙度值有所不同，日本《本州四国联络桥抗风设计指南》给出的颤振检验风速修正系数μf的取值比本条文要稍微小一些，但日本的设计基准风速的重现或为150年，其总体的结果与本条文接近。
英国BS5400E规范采用在00风攻角时的检验风速基于为120年1min的最大风速值（与10min间的时距系数为对Ⅰ类地貌为1.1），其分项安全系数为：νfl＝1.38,νm＝1.05,νf3=1.1。
在±2..50，折减系数为0.8。
丹麦大海带桥规定的动力稳定性检验风速采用失效概率为Pf＜10-7的基准，从而得到在±30攻角范围内的颤振检验风速为1.5Ud。
表4给出了按不同设计指南或规范所得到的镇江扬州长江公路大桥南汊悬索桥的颤振检验风速值。
可以看出按中国抗风设计规范约高于日本《本四指南》，但低于丹麦大海带桥和英国规范的要求。
对于跨径大于200m的桥梁，本规范还提出一个颤振稳定性验算的分级规定，即按下式计算颤振稳定性指数If，并根据If所在的范围按表5进行不同要求的颤振稳定性验算。
(14)式中：ft为一阶扭转频率（Hz）；B为桥面全宽（m）。
对于跨径大于200m的桥梁，当其颤振稳定性指数If＜2.5时，可按下式十分简便地计算其颤振临界风速：五、施工阶段的抗风对策在大跨度斜拉桥或悬索桥的施工阶段中，结构体系处于不断转换区尚未成型，可能会出现比成桥后更为不利的状态：即刚度较小，变形较大，稳定性较差，甚至发生较大的风致振动响应的情况，其中稳定性问题也十分突出。
一般说来，大跨斜拉桥在最大双悬臂状态和最大单悬臂状态的颤振稳定性比成桥状态要好。
在最大双悬臂状态，主要会发生围绕桥塔的桥平面外的水平摆动以及平面内的竖向"翘翘板"振动，在桥塔中产生较大的内力，设置辅助墩或采用临时墩来减小悬臂长度是常用的方法；在最大单悬臂状态，强风作用下主梁的侧向和竖向抖振产生的惯性力较大，若振动不能接受，可以通过设置阻尼器以及临时风缆等方法来抑制振动。