桥梁抗风概述(重庆大学)
悬索桥抗风综述4700字
悬索桥抗风综述4700字摘要：本文以大跨径悬索桥的抗风为研究对象，总结阐述了抗风研究的历史过程，着重分析了桥梁抗风设计的方法：采用拉索系统提高扁平箱梁形式悬索桥颤振临界风速；通过改善桥梁断面的外形来减小气动力的空气动力学措施；在加劲梁上安装一些辅助装置来增大结构的阻尼，并减小作用在结构上的气动力，从而达到提高悬索桥气动稳定性的目的的机械措施。
文中还对超长跨径悬索桥建设的可行性进行了研究。
关键词：桥梁抗风，拉索系统，空气动力学，机械措施，阻尼器1. 塔科玛桥的倒塌1940年华盛顿州塔科玛市的海面上刮起了风速19m/s的强风，刚竣工的全新的塔科玛悬索桥在风的吹动下，诱发了扭转振动导致了可怕的跨桥事故。
设计塔科玛桥时充分考虑了风的静力作用，还委托华盛顿大学做了模型试验，并无任何疏忽与漏洞。
事故的原因并不是风的静力作用，而是随时间变化的风产生的作用力所致。
塔科玛桥的悲剧发生之后，美国采用的确保悬索桥抗风稳定性的方法主要是两种。
一种是采用桁架加劲梁和开敞式的桥面使涡旋分散的方法，另一种是由自重增加刚度的方法。
北美抗风对策的实质是桁架和重量。
2. 欧洲抗风方式的改进欧洲的技术人员开始注意到了一种新的途径，例如采用扁平的翼型断面（Airfoil or Aerofoil Section）以减小风的作用力或者抑制涡旋的产生。
加劲梁由桁架向翼型断面箱梁的转变使悬索桥变得更加轻，更加经济了。
箱梁的另一个优点是和桁架相比，风的抗力仅为1/3，由于塔顶主缆传来的水平反力是由桥面系70%的风力而产生的，风的抗力减少至1/3，无疑对塔的设计带来很大的影响”。
采用这种方式的赛文桥由于忽视了悬索桥的重量而造的太轻了，在风作用和车辆行驶作用下，成为极敏感的结构。
风洞试验的结果，虽然没有出现塔科玛桥那样的破坏振动，但却总是常常出现发出嘎啦嘎啦响声的振动。
3. 20世纪末的悬索桥20世纪才真正是长大悬索桥的发展时期，日本架设了跨度近2 000m的世界第一的明石海峡大桥。
桥梁设计中的抗风性能优化与评估研究
桥梁设计中的抗风性能优化与评估研究在现代交通基础设施建设中，桥梁作为跨越江河湖海、山谷沟壑的重要建筑物，发挥着至关重要的作用。
然而，风对桥梁的影响不容忽视，强风可能导致桥梁结构的振动、失稳甚至破坏，严重威胁着桥梁的安全和正常使用。
因此，在桥梁设计中，抗风性能的优化与评估成为了一个关键的研究课题。
一、风对桥梁的作用及影响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稳定压力和吸力，如桥梁的主梁、桥墩等部位会受到风的压力和吸力，可能导致结构的变形和内力增加。
动力作用则更为复杂，包括颤振、抖振和涡振等。
颤振是一种自激振动，当风速超过一定临界值时，桥梁结构可能发生大幅的、不稳定的振动，甚至导致结构破坏。
抖振是由风的脉动成分引起的随机振动，虽然不会导致结构的立即破坏，但长期的抖振作用会使结构产生疲劳损伤。
涡振则是由于风绕流桥梁结构时产生的周期性漩涡脱落引起的结构振动，通常振幅较小，但在特定条件下也可能对桥梁的舒适性和安全性产生影响。
二、桥梁抗风性能的优化设计方法为了提高桥梁的抗风性能，在设计阶段可以采取多种优化方法。
1、合理的桥型选择不同的桥型在抗风性能上具有不同的特点。
例如，悬索桥和斜拉桥由于其柔性较大，对风的敏感性相对较高；而梁桥和拱桥则相对较为刚性，抗风性能较好。
在设计时，应根据桥梁的跨度、地形条件和使用要求等因素，选择合适的桥型。
2、优化桥梁的外形和截面桥梁的外形和截面形状对风的绕流特性有重要影响。
通过采用流线型的外形和合理的截面形状，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，在主梁设计中，可以采用箱梁截面代替传统的 T 型梁截面，以提高抗风性能。
3、增加结构的阻尼阻尼是结构消耗能量的能力，增加结构的阻尼可以有效地抑制风振响应。
常见的增加阻尼的方法包括使用阻尼器、在结构中设置耗能构件等。
4、加强结构的连接和整体性良好的结构连接和整体性可以提高桥梁在风作用下的稳定性。
桥梁抗风设计研究
桥梁抗风设计研究谷子(重庆大学土木工程学院，重庆400015)[摘要]桥梁结构在风的作用下的破坏现象是危害性巨大且对交通影响极为恶劣的现象。
本文通过对于旧塔科马大桥桥毁事故的回顾阐释了桥梁抗风设计的重要性，同时对桥梁在风作用下的静力作用和动力作用做出了说明Q另外，本文通过从桥梁的结构措施、气动措施、机械减震措施三个方面说明了当今桥梁抗风的主要方法。
[关键词]桥梁风方程;抗风设计;桥梁减震 文章编号:2095 -4085(2018)06 -0037 -021抗风设计的重要性[1，2]风对桥梁产生的不利作用是多方面的。
由风引 起的不同程度的桥梁振动会产生各种各样的危害作 用。
当振动达到人可以感知的范围时会使使用者产 生不安全感。
剧烈的振动还可能造成桥梁毁坏并产 生人员伤亡和巨大的经济损失。
桥梁的抗风设计不 是自古就有的，而是在一^次又一^次的工程经验和工 程事故中总结得出来的。
其中比较有名的是美国旧 塔科马悬索桥的风毁事故（图1)。
图1被风摧毁的塔科马悬索桥旧塔科马大桥建于1940年，是一座悬索桥。
该 桥主跨为853m，宽为11.9m，加劲梁采用H型板梁，梁高2.45m。
该桥纤细的桥型也成为了其之后风毁 的根本原因。
在刚通车使用的时候，旧塔科马桥就表现出在 风的作用下产生强烈震动的情况，其振幅最大可达 1.5m。
4个月后，由于放置在跨中约束主缆和加劲 梁之间位移的斜拉索的断裂，旧塔科马桥的振型突 然发生了改变。
在秒速18m的风的作用下，其扭转 震动越来越强烈，主跨四分之一断面以±45°的幅度 反复翻转。
在震动持续数小时后桥梁终于断裂，大 部分加劲梁坠入河中。
后续科学家证明旧塔科马桥是由于发生了风致颤振导致了最后的破坏。
逐步研 究表明大跨度柔性桥梁存在这多种形式的振动，如 颤振、抖振、涡振、驰振等。
2风对结构的作用2.1静力作用结构保持静止或其振动不影响空气力，在稳定 的风作用下的定常反应称为风的静力作用。
桥梁抗风研究方法综述
4 结束语
通过上面的介绍 , 我们可以发现桥梁 风工程的几 种研究 方法各有优缺 点 , 互为补 充。在实 际运 用中 , 我们 根据 不同 需要选择不同 的方 法 , 以 求成 本最 低 , 效 果最 好。数值 模拟 技术还不够完善 , 准确 度还 不够高 , 现 在都 须结 合风洞 试验 使用。但随着计算流体动力学理论 的发展 , 数值模拟 技术会 得到更好的运用 , 并有可能取代风洞试验。
风洞内作简谐振 动。系统 的竖 向振动 频率 可以 通过改 变弹 簧的刚度和模型的重量来调整 , 系统的扭 转振动频 率可以通 过调节弹簧间的 距离 来调整。 通过位 移传 感器 组桥可 以分 离出系统竖向振 动和 扭转振 动的 位移信 号。该 方法是 通过 直接测定颤振自激 力 , 然后 再推 算颤振 导数 , 因 而可以 直接 研究颤振自激力本 身的 特性 , 除 此之外 , 该 模型 试验还 具有 试验稳定 , 数据重复性好 , 可测量的 折减风速 范围宽 , 交叉项 导数与对角项导数具 有同等精度等一系列优点。 2 1 3 自由振动节段模型试验 自由振动节 段模型 试验 主要用 于测 定颤 振导数。 采用 分状态测量系统的频 率和阻尼来获取非耦合气动导数 ; Scan lan 是在稳态振 动 ( 颤 振 ) 条 件 下 , 通过 测 量模 型系 统 的振 型、 频率、 相位差等 , 并利用求出的非耦合 气动导数 从运动方 程中求解耦合气动导 数 [ 3] 。 自由振动节段模 型试验测定颤振导数简 单方便 , 但在提 取交叉导数的过程中 , 很难做到模型的竖 向运动和 扭转运动 在所有的风速下都具有相同的 频率比和阻尼 比 , 同 时非耦合 导数的识别误差 将带 到耦合 导数 中。该模 型试 验适合 的风 速不大 , 对耦合颤振导数的测量工作量 大 , 模 型的涡激 振动、 支撑的振动等对试验的影响很 大 , 信 号受干扰严 重。由于自 由振动节段模型试验有这些缺 点 , 因而强 迫振动节 段模型试 验受到了重视。 厦漳跨海大桥 节段模 型就 采用了 该方 法来 识别桥 梁主 梁断面的气动导数 [ 4] 。 2 1 4 弹性悬挂节段模型试验 弹性悬挂节段 模型试 验用 于测定 桥梁 结构 的非定 常气 动力特性 ( 气动导数、 气动导纳 ) 和在非定常气动力作用下的 稳定性和振动响应 ( 颤振和涡 激共振 ), 以 及桥梁结构主梁断 面在非定常气动力 作用下的表 面压力分 布状态 , 分析不同时 刻的主梁断面压力分布变化情况。该模型试验既要求模型与 实桥之间满足几何外形相似 , 原则上又需满足动力相似律 , 即 模型与实桥之间满足弹性参数、 惯性参数、 阻力参数的一致。 ( 1) 弹性参数 : ( 2) 惯性参数 : U , bB U 或 tB
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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T h e o d o rs e n P B 1degree P B 2degree P B 3degree
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桥梁风致振动综述
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。
桥梁抗风设计规范
风荷载计算： 根据风速、风 向、地形地貌 等因素，计算 桥梁所受的风 荷载，为结构 设计提供依据。
抗风措施设计： 根据桥梁结构 和风环境特点， 采取相应的抗 风措施，如加 装风屏障、调 整结构刚度等。
风洞试验：通 过风洞试验获 取桥梁模型在 各种风速下的 响应数据，验 证抗风措施的 有效性和安全
抗风设计的审查流程与要点
审查流程：初 步审查、详细 审查和最终审
查
审查要点：结 构稳定性、风 载作用下的响 应和疲劳性能
等
抗风设计评估与审查的实践经验与教训
评估指标：应综合 考虑结构、材料、 施工等因素，制定 合理的评估指标体 系。
审查要点：对桥梁 的抗风设计进行全 面审查，确保其满 足规范要求和安全 性能。
新型抗风设计方法与技术的应用
桥梁抗风设计的重要性 新型抗风设计方法的优势 新型抗风设计方法的应用案例 新型抗风设计方法的前景与展望
既有桥梁的抗风加固与改造
既有桥梁的抗风加 固：针对已建成桥 梁的风毁事故，采 取相应的加固措施， 提高其抗风能力。
既有桥梁的抗风改 造：对存在抗风性 能不足的既有桥梁， 进行全面的改造， 使其满足抗风设计 规范要求。
桥梁抗风设计规范
风,a click to unlimited possibilities
汇报人：风
目录
01 添 加 目 录 项 标 题
02 桥 梁 抗 风 设 计 的 重 要 性
03 桥 梁 抗 风 设 计 的 基 本 原 则 05 桥 梁 抗 风 设 计 的 规 范 要 求
04 桥 梁 抗 风 设 计 的 主 要 内 容
添加标题
创新技术应用： 未来桥梁抗风设 计需要不断探索 和应用新的技术 与方法，如大数 据、人工智能、 仿真模拟等，以 提高设计的科学 性和可靠性，降
《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。
桥梁抗风设计理论与实践研究
桥梁抗风设计理论与实践研究在现代交通体系中，桥梁作为跨越江河湖海、峡谷沟壑的重要建筑物，发挥着至关重要的作用。
然而，风荷载对于桥梁的稳定性和安全性构成了严峻的挑战。
因此，桥梁抗风设计成为了桥梁工程领域中一个关键的研究课题。
风对桥梁的作用是复杂且多样的。
在强风作用下，桥梁可能会发生振动，如颤振、抖振和涡振等。
颤振是一种自激振动，一旦发生，可能会导致桥梁结构的迅速破坏，后果不堪设想。
抖振则是由风的脉动成分引起的随机振动，虽然不会直接导致桥梁的倒塌，但长期作用下会造成结构的疲劳损伤。
涡振虽然振幅相对较小，但频繁的振动可能会影响行车舒适性和结构的耐久性。
为了有效地进行桥梁抗风设计，需要深入理解风的特性以及风与桥梁结构的相互作用。
风的特性包括风速、风向、风的湍流强度等。
风速是最直观的参数，通常根据当地的气象资料和统计分析来确定。
风向对于桥梁的受力情况也有显著影响，不同的风向可能导致不同的风荷载分布。
风的湍流强度则反映了风的脉动程度，它对桥梁的抖振响应有着重要作用。
在理论方面，空气动力学是桥梁抗风设计的重要基础。
通过对桥梁结构周围的气流流动进行分析，可以预测风对桥梁的作用力。
计算流体动力学（CFD）方法的发展为这一研究提供了有力的工具。
利用CFD 可以模拟复杂的风场和桥梁结构的相互作用，从而得到较为准确的风荷载分布。
此外，结构动力学理论也是桥梁抗风设计中不可或缺的一部分。
通过建立桥梁的结构动力学模型，可以分析其在风荷载作用下的振动特性，为抗风设计提供依据。
在实践中，桥梁抗风设计通常从桥梁的选型和布局开始。
合理的桥梁外形可以有效地减小风的阻力和升力，从而降低风荷载的影响。
例如，流线型的箱梁截面在抗风性能方面通常优于矩形截面。
对于大跨度桥梁，如悬索桥和斜拉桥，其主梁的气动外形设计尤为关键。
在设计过程中，通常会进行风洞试验来验证和优化设计方案。
风洞试验是桥梁抗风设计中非常重要的手段。
通过在风洞中模拟实际的风场环境，将缩尺模型置于其中，可以测量模型在不同风况下的受力和振动响应。
桥梁抗震与抗风课程综述
浙江工业大学《桥梁抗风与抗震》课程综述报告姓名：王昭学号：2111406033导师：袁伟斌日期：2015.01.09目录1桥梁的震害及破坏机理 (3)1.1 桥梁震害 (3)1.2破坏机理分析 (6)1.3 抗震设计及加固技术措施 (7)2桥梁抗震分析理论 (9)2.1抗震设计流程 (9)2.2抗震设计基本原理 (10)3延性抗震和减隔震抗震设计 (12)3.1桥梁延性抗震设计 (12)3.2桥梁减隔震抗震设计 (15)3.3减隔震技术与延性抗震设计的比较 (16)4风对桥梁的作用及风致振动 (17)4.1风对桥梁作用的现象及作用机制 (17)4.2风致振动 (18)参考文献 (21)桥梁抗风与抗震课程综述报告1桥梁的震害及破坏机理1.1桥梁震害地震是地球内部某部分急剧运动而发生的传播振动的现象，是迄今人类力量无法控制的自然灾害。
地球上平均每年都要发生近千次的破坏性地震，其中破坏力巨大的灾难性大地震即达十几次，这些地震在它们波及的范围内，均造成惨重的生命财产损失。
桥梁作为重要的社会基础设施，是生命线工程中的关键部分，在地震发生后的紧急救援和抗震救灾、灾后恢复重建中具有极其重要的地位。
强烈地震可能导致桥梁受到严重损伤或倒塌，造成交通中断，使抗震救灾工作受阻，以致造成生命和财产的更大损失，使震害程度扩大。
因此对桥梁震害及其机理的清晰认识，对于桥梁的设计、采取合理有效的抗震对策，保证桥梁在地震中的安全和正常使用具有重要意义。
桥梁结构受到的地震影响从结构抗震设计的角度讲主要有两种形式：即地基失效引起的破坏和结构强烈振动引起的破坏。
两者破坏的原因不同：前者属于静力作用，是由于地基失效产生的相对位移引起的结构破坏；后者属于动力作用，是由于振动产生的惯性力引起的破坏。
根据以往的震害情况分析，桥梁震害主要分为上部结构震害、支座震害、下部结构震害和基础震害[1]。
1.1.1上部结构震害由于受到桥梁墩台、支座的隔离作用，在地震中，桥梁上部结构因直接受惯性力作用而破坏的情况较少在发现的少数此类震害中，主要是钢结构的局部屈曲破坏，如图1（a）。
简述桥梁抗风设计流程与主要计算内容
简述桥梁抗风设计流程与主要计算内容下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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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。
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桥梁动力特性及其计算分析
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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
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悬索桥结构动力特性示例
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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
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桥梁抗风原理及应用基础.
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20世纪的后50年间，虽然没有发生象塔科马桥那样的风 毁事故，但是简易人行吊桥的风毁（日本，1963年），架 设中的桁架桥的风毁（日本木曾川桥，1962年），施工中 独立桥塔因风振而产生的塔柱接头部位的损伤（1964年建 成的英国福斯桥），下承式拱桥及郎格尔桁架的吊杆因涡 激共振产生的疲劳损伤，斜拉桥的缆索振动等，却时有报 道。因此桥梁的风害至今仍然是桥梁工程师们十分关注的 问题。
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即，同时推算到梯度高度，再反推到实际高 度
非标准时距情况
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时距
1h 10min 5min 2min 1min 0.5min 20s 10s 5s 瞬时
1940年，美国西海岸华盛顿州建成了中央路径为853m，居当 时世界第三位的塔科马悬索桥（Tacoma Bridge），其设计风 速为60m/s。然而四个月后，却在19m/s的风速袭击下，产生 强烈扭曲振动而遭破坏。这次事故再次震惊了桥梁工程界，
经过广泛深入研究，提出了桥梁的风致振动问题。
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局部风——龙卷风
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局部风——龙卷风
龙卷风产生过程：
随着中尺度气旋向地面发展和向上伸展，它本身变细并增强。 同时，一个小面积的增强辅合，即初生的龙卷在气旋内部形成，产生 气旋的同样过程，形成龙卷核心。
浅析现代桥梁的抗风理论及其应用
浅析现代桥梁的抗风理论及其应用随着我国基础设施建设等级的不断提高，现代桥梁的建设质量受到了更高的关注，现代桥梁的抗风性能是决定桥梁质量的关键性因素，分析现代桥梁在抗风方面的理论，并制定相关措施的执行方案，对提升现代桥梁的质量至关重要。
标签：现代桥梁；抗风理论；应用0 前言橋梁对抗风性能的要求较高，因此，保证桥梁的安全性和实用价值必须从提升桥梁的抗风理论入手，实施模型构建的方法对现代桥梁的抗风理论进行研究是一种科学的方法，能够很大程度上提升现代桥梁的理论研究水平。
1 现代桥梁的风环境1.1 强风均匀速度剖面设计人员在进行桥梁的抗风理论研究过程中，必须对现代桥梁的设计方案具备全面的认识，尤其要关注现代桥梁距离地面较近的位置的风速情况，避免过高的风速影响现代桥梁的安全等级。
现代桥梁的抗风设计需要根据桥梁不同高度和结构进行等级划分，强风结构的设计是现代桥梁抗风系统的重点，要首先明确桥梁不同抗风区域的具体高度，并且对桥梁的强风状态进行控制，以便桥梁能够根据风速的具体情况实施桥梁的结构测算[1]。
可以使用大气风廓线仪作为主要的测量用具，并且根据大风的具体等级进行强风状态的控制，要保证使用大气风廓线仪的过程中器械处于垂直状态，并且使用雷达装置进行搭配使用，保证进行强风测算的过程具备较高的简洁性特点，并且能够对桥梁的抗风需求进行满足。
1.2 风速和风向的极值统计在进行现代桥梁的抗风设计中，需要根据桥梁周边区域的风速和风向进行设计，因此，要对桥梁所在区域的具体风速和风向进行控制，要调取桥梁所在地区的历史风速资料，对桥梁区域的最大风速进行明确，以便桥梁的抗风设计方案能够有效保证桥梁承受最大风力。
要根据桥梁的风速情况进行风速测算模型的建立，在进行抗风设计的过程中，使用风速模型对桥梁的抗风受力情况进行模拟，以便设计人员能够精准的通过桥梁的抗风设计实现桥梁抗风性能的提高[2]。
要根据对历史资料的分析对桥梁最大风速情况进行测算，根据当地最大风速的等级，对模型的构建流程进行控制，要保证模型的使用过程中能够受到来自不同方位的同等级风速的影响，以便模型的测算能够同桥梁的实际建设需求保持一致，要使用均匀的测算方法对桥梁的模型进行设计，在进行规模较大的桥梁设计中，必须保证模型能够适应桥梁的跨度需求，如果桥梁需要在空间内进行较大范围的更改，则需要按照桥梁的变化尺度对桥梁的设计模型进行更改。
《桥梁抗震抗风设计》课程教学大纲(本科)
桥梁抗震抗风设计Design of Bridge Seismic and Wind Resistance课程代码：24410101学分：1.5学时：24（其中：课堂教学学时：24 实验学时：0 上机学时：0 课程实践学时: 0 ）先修课程：桥梁工程（I）适用专业：土木工程教材：《桥梁抗震与抗风》，谷岩，天津大学出版社，2015年1月第1版一、课程性质与课程目标（一）课程性质本课程是面向土木工程专业桥梁课群组的选修课。
通过本课程的学习，可培养学生唯物主义世界观及基本工程素质，培养学生将理论与工程实际有机融合、分析和解决工程问题的能力。
通过本课程学习，使学生掌握桥梁抗震、抗风的基本概念；掌握桥梁抗震计算理论和设计方法；掌握桥梁的减震、隔震理论和方法；理解桥梁的抗风稳定性；掌握桥梁静力风荷载计算方法，了解桥梁风工程，熟悉桥梁抗风的概念设计。
通过本课程的学习，可以使学生从事桥梁抗震、抗风工作或开展相关的科学研究创造条件；使学生初步学会应用桥梁抗震、抗风基本知识分析、解决实际工程问题。
（二）课程目标课程目标1：通过该课程的学习使学生掌握桥梁抗震、抗风的基本知识、计算理论和设计方法。
课程目标2：通过该课程的学习，使学生具有应用桥梁抗震、抗风的基本知识和方法解决实际工程中桥梁抵抗地震、风灾等问题的能力；培养学生将桥梁抗震、抗风理论与实际相结合的能力，为今后从事专业工作和进行科学研究打下基础。
课程目标3：通过课堂中介绍桥梁地震、风作用下的破坏事故，使学生树立科学的世界观、价值观和工程伦理，提高学生的工程素质。
通过课堂作业及习题的训练，培养学生思维严谨、认真做事的工作态度，开启学生的创新思维和意识。
（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求指标点4、6、8。
1.毕业要求4:具有较宽厚坚实的专业技术理论基础知识，主要包括桥梁工程等；2.毕业要求6: 具有较好的工程科学应用能力，能运用数学、物理、化学等手段解决本专业一般技术问题；3.毕业要求8: 具有一定的工程规划与设计、结构计算、施工组织设计和管理等解决工程实际问题的能力。
各类桥型抗风性能概述
各类桥型抗风性能概述气流绕过一般非流线型外形的桥梁结构时，会产生涡旋和流动的分离，形成复杂的空气作用力。
当桥梁结构的刚度较大时，结构保持静止不动，这种空气作用力只相当于静力作用；当桥梁结构的刚度较小时，结构振动得到激发，这时空气力不仅具有静力作用，而且具有动力作用。
在过去相当长的时间内，人们把风对结构的作用仅仅看成是一种由定常风所引起的静力作用，1940年秋，美国华盛顿州建成才4个月的塔科马（Tacoma）悬索桥在不到20m/s的8级大风作用下发生强烈的风致振动——反对称扭转振动而导致桥面折断和桥面坍塌，这才开始了以风致振动为重点的桥梁抗风研究。
1 常见桥型抗风性能研究现状1.1 连续刚构桥大跨度刚构桥由于其施工和造价上的优势成为一种很有竞争力的桥型。
但由于其上部结构悬臂施工长度大、自重大，墩体又常采用薄壁墩，其最大双悬臂状态的振动频率往往较低，因而风致振动和风致结构内力就成为桥梁设计、施工者们十分关心的问题。
韩万水等人采用离散涡（DVM）及风洞测力方法，确定主梁静气动力系数；采用抖振时域方法，计算最大双悬臂状态时的抖振响应。
与风洞试验结果进行对比分析。
计算中阻尼系数由气弹模型实测阻尼比确定；由于气弹模型设计中阻尼比相似不能够实现，故修正计算结果，探讨阻尼比对抖振响应的影响；最后采用两种抗风分析方法———阵风系数法和抖振时域分析法，分别对结构进行分析计算。
实例分析的计算结果表明，按阵风系数法得到的横桥向响。
应偏于保守。
1.2 拱桥张亮亮等人通过菜园坝长江大桥的节段模型静力试验和动力试验获得了主梁及主拱的静力三分力系数随攻角的变化规律、主梁的颤振特性以及识别了主梁的8个颤振导数，并对试验获得的结果进行了详细的分析. 最后，对该桥的主梁和拱肋的抗风性能进行了评价.通过节段模型试验发现重庆菜园坝长江大桥的主拱与主梁均具有良好的气动稳定性.1.3 斜拉桥李俊等人采用大型通用有限元程序ANSYS对宜宾长江大桥施工状态和成桥状态的动力特性进行了计算，分析了主梁的三分力系数取值，验算了桥梁的颤振稳定性和静力稳定性。
桥梁抗风科普
桥梁抗风科普嘿，朋友们！今天咱来聊聊桥梁抗风这档子事儿。
你说这风啊，平时感觉没啥，可一到了桥梁这儿，那可就不一般了。
咱就想想，那大桥高高地横跨在水面上、山谷间，多威风啊！但要是这风一吹起来，它可得受得住才行嘞！你看啊，风就像个调皮的孩子，有时候轻轻吹吹，有时候就撒起欢来，呼呼地使劲刮。
那对于桥梁来说，这可就是个考验啦！要是没做好准备，被风这么一吹，哎呀，那后果可不堪设想。
咱平常走在桥上，可能根本没想过风会带来啥影响。
但你想想，要是一阵大风刮过来，桥会不会晃悠啊？就好像你坐在船上，波浪一来，船不就晃了嘛。
这桥也是一样的道理呀！那怎么让桥梁不怕风呢？这就得靠工程师们的智慧啦！他们就像给桥穿上了一层厚厚的铠甲，让风奈何不了它。
他们会研究风的脾气，知道它啥时候温柔，啥时候暴躁。
然后根据这些来设计桥梁，让它稳稳地站在那儿。
比如说吧，他们会把桥梁的形状设计得特别巧妙。
就像咱人穿衣服一样，合适的款式穿着才舒服、才好看。
桥梁的形状要是设计好了，风刮过来就像滑滑梯一样，“嗖”地就过去了，根本伤不到桥。
还有啊，材料也很重要呢！得用那种特别结实、特别能抗风的材料来建桥。
这就好比你有一把好雨伞，再大的风雨也不怕被淋湿。
你说这桥梁抗风是不是很有意思？就像一场人和风的较量。
咱可不能小瞧了风，也不能小瞧了工程师们的本事。
他们就像一群勇敢的战士，守护着我们的桥梁，让我们能安全地在桥上走来走去。
咱再想想，如果没有这些抗风的措施，那大桥还不得被风给吹得摇摇晃晃啊！那多吓人呐！说不定走着走着就感觉像在荡秋千一样了。
所以啊，这桥梁抗风可真是太重要啦！这就是关于桥梁抗风的那些事儿，咱可得好好感谢那些默默付出的工程师们，是他们让我们的出行更加安全、更加稳当。
下次你再走过大桥的时候，不妨想想，这背后有多少人为了让它能抗住风而努力呢！这可不是一件简单的事儿啊，是不？。
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桥梁风效应对比
塔科马大桥风毁原因
2、风洞法)
风洞实验
实
测
风洞试验模型最重要的三点要求： 弹性、质量、外形
风洞构造
风速边界层模拟方法
1、主动形成法：
调节控制风机
2、被动形成法：
风障、漩涡发生器、粗糙元
3、桥梁风振控制
驰振 绝对控制： 主梁风振失稳 颤振
主梁涡激振动 尽量控制：
拉索风雨激振
桥塔涡激振动
考虑控制：
主梁随机抖振
风振控制措施
颤振控制措施
驰振和涡振控制
驰振控制: 涡振控制: 提高结构阻尼比 施工时附加TMD、TLD或 TLCD阻尼器
4、港珠澳大桥抗风措施
Conclusion
That’s all. Thank you all very much!
作用机制
平均风的静风压产生的阻力、升 力、和力矩的作用 静（扭转）力矩作用 静阻力作用 紊流风作用 限幅振动 漩涡脱落引起的涡激力作用 自激力的气动负阻尼效应－阻尼 驱动 自激力的气动刚度驱动
静力不稳 定 抖振（紊流风响应） 涡振
扭转发散 横向屈曲
动力 作用
自 激 振 动
驰振 单自由度 扭转颤振 古典耦合振动 二自由度 发散 振动
桥梁抗风概述
塔科马大桥
目录
1
1、桥梁风效应
2、桥梁风洞实验 3、桥梁风振控制
4、港珠澳大桥抗风
1、桥梁风效应
桥梁结构风效应分类
风的静力作用
风的静力作用形式
风 扁平钢箱梁 L:升力
M:升力矩 风 扁平钢箱梁 D:阻力
风致静力失稳
静力扭转发散
如果在空气静力扭转力矩作用下，当风速达到临界值时， 悬吊桥梁主梁扭转变形的附加攻角所产生的空气力矩增量超 过了结构抵抗力矩的增量，而出现扭转角不断增大的静力失 稳现象。
静力横向屈曲
如果作用于桥梁主梁上的横向静风载超过主梁横向屈曲 的临界荷载时出现的静力失稳。
风的动力作用
颤振
振动的桥梁通过气流的反馈作用不断吸 取能量，当达到临界风速时使振幅逐步增大 直至最后使结构破坏的发散性振动，这种就 是颤振现象。
驰振
驰振则主要发生在一些非圆形也非扁平 的钝体结构，由于这种断面的升力曲线的负 斜率效应，微幅振动的结构将能够从来流中 不断吸取能量，当达到临界风速时，使振幅 逐步增大的发散弯曲振动。
风的动力作用
涡振
风绕流经钝体结构时可能发生旋涡的脱 落，出现两侧交替变化的涡激力，当旋涡脱 落频率接近结构的自振频率时，所激发出的 结构共振，这就是涡振现象。
抖振
抖振则是来流风中的紊流成份强迫结构 所激起的一种限幅振动，也称为紊流风响应。
桥梁风效应总结
分类 现象
静风载引起的内力和变形 静力 作用