风荷载对桥梁结构的作用效应
风荷载对桥梁结构影响分析
阻力 、 力 和升 力矩 的计算 式分 别 为 ： 升
阻
升
力
Ｄ： ｕ） ｏＡ （ ￣Ｃ ．
） ・ Ａ ） ＭＡ・ Ｃ Ｂ
（） １
（） ２ （） ３
力 ＝ （ 性 （ —
当气流 以恒 定不 变 的流速 和方 向绕 过假 定为 固 定 不动 的桥 梁时 ， 就形 成 了一个 定 常 的流场 。这样 ，
密切 关系 。因 为按照 准定 常 的空气 动力 学理 论 ， 当
（ 流 重新 与被 绕流 的物 体相 接触）流态 十分 复杂 。 气 ，
因此 ， 用势 流理 论 已不 能描述 空气 作用 在非 流线 体 上 的非定 常空 气力 ， 通过专 门设 计 的风 洞试验 测 应 定在 小振 幅条 件下 线性 的非 定常 空气 力 。
关键词 ： 梁结 构 ； 桥 风荷 载 ； 析方 法 分
中图分 类号 ： ４ ３ Ｕ ４
文 献标识 码 ： Ｂ
文章 编 号 ：０ ８ ４ ６ ２ ０ ）３ ０ ４ — ３ １０ － ８ Ｘ（０ ７０ — ０ ０ ０
０ 引 言
在进 行 桥梁 结 构 分 析计 算 时 ， 根 据使 用 时可 需 能 出现 的各种作 用 ， 合理 选择 所受作 用 的种 类 、 形式 和 大小 ， 以保证 结 构 在 寿命 期 限 内 的安 全 。 对 于大 跨径 桥梁 ， 的作用 对结 构 的强度 、 度和 稳定 性起 风 刚
升 力矩
空气对 桥梁 表面 的动 压力 的合 力— — 空气 的作 用 力 也 是定 常 的。 由于桥 梁结 构是一 个 水平 方 向的线 状 结 构 ， 场 可近似 地看 做是 二维 的 。此 时 ， 气作 用 流 空
桥梁结构上的作用和作用效应演示
桥梁结构上的作用和作用效应演示在桥梁结构中，各个部件承担着不同的作用和作用效应。
这些作用和作用效应相互作用，使得整座桥梁能够承载自身重量和外部荷载，保证桥梁的正常运行。
以下将讨论桥梁结构上主要的作用和作用效应。
1.承载作用：桥梁的最基本的功能就是承载行人、交通工具以及其他荷载的作用。
承载作用主要通过梁、墩、翼墙等部件来实现。
当行人或车辆通过桥梁时，其重量会通过桥梁的各个部件传递到地基上，同时梁体的自重也会对桥梁的承载能力产生影响。
因此，桥梁的各个部件需要具备足够的强度和刚度，以承受荷载的作用。
2.水平作用：在桥梁上承载行人和车辆的过程中，由于行人和车辆的力荷载的作用，桥梁结构会受到水平力的作用。
这种水平力主要通过梁和墩体来承载和传递。
为了保证桥梁的稳定性和安全性，桥梁结构需要具备足够的水平刚度，以抵抗水平力的作用。
3.纵向作用：桥梁结构上还会受到纵向作用的影响，主要包括温度变化引起的热膨胀和收缩作用、交通荷载的瞬时载荷、桥墩下沉引起的附加载荷等。
这些纵向作用会对桥梁结构的整体性能和力学行为产生影响，如引起桥梁的伸缩变形、振动和应力集中等。
因此，桥梁结构需要在设计和施工中考虑纵向作用的效应，采取相应的措施来减小不利影响，如设置伸缩缝、采用合适的材料和构造等。
4.风荷载：风荷载也是桥梁结构上常见的外部荷载作用。
当气流通过桥梁时，会对桥梁构件产生风压和风力的作用。
特别是在大跨度和高架桥梁中，由于横冲风的影响，风荷载会对桥梁的稳定性和安全性产生较大影响。
为了抵御风荷载，桥梁结构需要采取相应的措施，如增加构件截面尺寸、设置减风构造物、采用气动稳定性设计等。
除了上述作用和作用效应外，在桥梁结构的运行中还存在一些非正常的荷载作用，如地震、冰雪等自然灾害以及车辆事故等。
这些非正常荷载作用会对桥梁的安全性产生极大威胁，因此在桥梁的设计和施工中需要考虑这些外部荷载的影响，并进行相应的抗震、防火、防冰等措施。
总之，桥梁结构上的作用和作用效应是多种多样的，需要全面考虑各种荷载的作用效应、力学特性和结构性能，以确保桥梁的稳定性、安全性和寿命周期。
桥梁设计中的风荷载影响
桥梁设计中的风荷载影响在桥梁工程的设计中，风荷载是一个不可忽视的重要因素。
风，这个看似无形却力量强大的自然力量，对桥梁的稳定性、安全性以及使用性能都有着深远的影响。
桥梁作为跨越江河湖海、山谷等自然障碍的重要建筑物，往往暴露在广阔的空间中，容易受到风的作用。
风荷载的大小和方向会随着风速、风向、桥梁的形状、高度、跨度等多种因素而变化。
当强风吹过桥梁时，可能会产生一系列不利的效应。
首先，风荷载会对桥梁的结构产生直接的压力和吸力。
这种压力和吸力的分布不均匀，可能导致桥梁构件局部受力过大，从而引发结构的损坏。
比如，在桥梁的迎风面，风的压力较大；而在背风面，可能会产生较大的吸力。
如果桥梁的设计没有充分考虑这些因素，就有可能出现桥梁构件的变形、开裂甚至断裂。
其次，风的作用还可能引起桥梁的振动。
风致振动包括颤振、抖振和涡振等多种形式。
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，虽然不会像颤振那样造成灾难性的后果，但长期的抖振作用会使桥梁构件产生疲劳损伤，降低桥梁的使用寿命。
涡振是由于风流绕过桥梁结构时产生的漩涡脱落引起的周期性振动，如果涡振的频率与桥梁的固有频率接近，就会使振动加剧。
为了准确评估风荷载对桥梁的影响，工程师们需要进行大量的风洞试验和数值模拟。
风洞试验是将桥梁的缩尺模型置于风洞中，通过测量模型在不同风速和风向条件下的受力和振动情况，来预测实际桥梁在风作用下的性能。
数值模拟则是利用计算机软件对风与桥梁的相互作用进行模拟分析，能够快速地获取大量的数据，但需要准确的模型和参数输入。
在桥梁设计中，考虑风荷载的影响需要从多个方面入手。
一是合理的桥梁外形设计。
流线型的外形可以有效地减小风的阻力，降低风荷载的作用。
例如，斜拉桥和悬索桥的桥塔和主梁通常采用流线型的截面形状，以减少风的干扰。
二是加强桥梁的结构刚度。
增加桥梁的刚度可以提高其抵抗风致振动的能力。
桥梁设计中的风荷载计算
桥梁设计中的风荷载计算在桥梁设计中，风荷载是一个至关重要的考虑因素。
风的力量可能对桥梁结构产生显著影响，从轻微的振动到严重的破坏都有可能。
因此，准确计算风荷载对于确保桥梁的安全性、稳定性和耐久性具有不可忽视的意义。
风荷载的本质是空气流动对桥梁结构表面产生的压力和吸力。
这种力的大小和方向受到多种因素的综合影响。
首先，风速是一个关键因素。
风速越高，风荷载通常就越大。
但风速并非唯一决定因素，风的湍流特性也起着重要作用。
湍流会导致风的速度和方向在短时间内发生不规则变化，增加了风荷载的复杂性。
桥梁的几何形状和尺寸对风荷载的计算有着直接的影响。
例如，桥梁的跨度、横截面形状、高度等都会改变风在其表面的流动模式。
较宽的桥梁可能会受到更大的风阻力，而高耸的桥梁结构则更容易受到风的弯矩作用。
在计算风荷载时，需要考虑不同的风况。
常见的风况包括平均风况和阵风。
平均风况用于评估长期作用下的风荷载，而阵风则用于考虑短期的强烈风作用。
此外，风向也是一个重要的变量。
不同的风向会导致风在桥梁结构上的作用位置和方式发生变化。
风洞试验是确定桥梁风荷载的一种重要方法。
通过在风洞中模拟实际的风环境，并将桥梁模型放置其中，可以测量风对模型的作用力。
这种试验能够提供非常精确的数据，但成本较高，且试验过程较为复杂。
数值模拟方法在近年来也得到了广泛应用。
利用计算机软件，基于流体力学原理对风在桥梁周围的流动进行模拟，可以预测风荷载。
这种方法相对成本较低，且可以快速进行多种工况的分析，但需要对模型和边界条件进行合理设置，以保证计算结果的准确性。
在实际的风荷载计算中，通常采用规范中给出的公式和系数。
这些规范是基于大量的研究和实践经验总结出来的。
例如，我国的《公路桥梁抗风设计规范》就提供了详细的计算方法和参数取值。
对于简单形状的桥梁结构，计算风荷载可能相对较为直接。
但对于复杂的桥梁，如斜拉桥、悬索桥或具有特殊外形的桥梁，需要采用更精细的计算方法和模型。
浅谈风荷载对桥梁结构的影响
浅谈风荷载对桥梁结构的影响121210104 罗余双摘要：风荷载是桥梁结构设计需要考虑的重要内容之一。
本文先分析了风荷载的静力作用和动力作用对桥梁结构的影响，然后考虑桥梁结构进行抗风设计的主要影响因素，并给出了桥梁结构抗风设计的主要流程。
关键词：桥梁、风荷载、抗风设计The Impact of Wind Load on the Bridge Structure121210104 Luo YushuangAbstract:Wind load is one of the important contents of the bridge structure design needs toconsider.At first,this paper analyzes the static effect and dynamic wind load effect on the influence of the bridge structure, and then it considers main influencing factors of wind resistance design of bridge structure, giving the bridge structure wind resistance design of the main process.Key words:Bridge、Wind load、Wind-resistance design一、风荷载对桥梁结构影响研究的必要性桥梁的风毁事故最早可以追溯到1818年，苏格兰的Dryburgh Abbey桥首先因风的作用而遭到毁坏。
之后，英国的Tay桥因未考虑风的静力作用垮掉，造成75人死亡的惨剧。
但直到1940年，美国华盛顿新建成的Tacoma Narrows悬索桥，在不到20 m/s 的风速作用下发生了强烈的振动并导致破坏（见图1），才使工程界注意到桥梁风致振动的重要性。
公路桥梁抗风设计一般规定(源于公路桥梁抗风设计规范)
公路桥梁抗风设计一般规定
（来源于：公路桥梁抗风设计规范JTG/T 3360-01）
桥梁的抗风设计应考虑风的静力作用与动力作用，并根据不同的抗风性能要求按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计和检验。
风对桥梁结构的作用效应一般分为静力效应、静风效应和动力效应。
①静力效应主要表现为结构产生的变形与内力以及静力失稳；
②静风效应主要表现为风引起的结构静风失稳，如静风扭转发散和静风横向失稳；
③动力效应包含抖振和涡激共振等有限振幅振动、以及颤振和驰振等气动失稳现象。
以下给出了风对桥梁结构作用的效应分类
公路桥梁抗风设计时应根据桥址风环境、桥型、跨径、结构体系、结构或构件外形等因素对桥梁风致振动的可能性进行评估。
(1)当判定结构或构件在风作用下存在疲劳问题时，应进行抗疲劳设计
(2)当判定桥面高度处风对行车安全及舒适性存在影响时，应按规定进行相应的风致行车安全评估及设计
(3)将桥梁所在地区根据基本风速的大小划分为三类风险区域，分别对应为RI、R2和R3，三类等级所对应的风速范围的概率水平相接近，并考虑到气象意义上风力等级已被广泛接受，因此将三类等级与风力水平相衔接，其中R1为十二级或超过十二级大风，R2介于十级风与十一级大风之间，R3为不大于九级风。
桥梁与建筑物的风荷载分析
桥梁与建筑物的风荷载分析桥梁和建筑物是现代社会不可或缺的基础设施，在设计和建造过程中，风荷载是一个非常重要的考虑因素。
本文将对桥梁和建筑物的风荷载分析进行探讨，旨在加深对这一问题的理解，并为工程师和设计师提供一些指导。
一、风荷载的基本概念风荷载是指风对于建筑物或其他结构物所施加的力，它是由气流对结构的碰撞产生的。
风荷载的大小取决于多种因素，包括风速、风向、结构物的形状、高度、表面特性等，可通过风洞试验和数值模拟等手段进行分析和计算。
二、桥梁风荷载分析1. 桥梁风荷载的特点桥梁作为连接两个地点的工程结构，其设计需要考虑到风荷载对其产生的影响。
桥梁风荷载具有以下特点：（1）桥梁横截面较小，风力的作用范围较宽，对风的响应较为敏感；（2）桥梁结构复杂，存在大量的悬臂部分，容易在强风作用下出现振动和共振；（3）桥梁常处于高处，风速较地面要高，风荷载较大。
2. 桥梁风荷载的计算方法桥梁风荷载的计算方法主要分为两种：一种是基于经验公式的计算方法，根据桥梁类型、平均风速等参数进行估算；另一种是基于风洞试验和数值模拟的方法，通过实际测量和模拟计算得出较为准确的结果。
3. 风振问题的研究与防治在桥梁风荷载分析过程中，风振问题是一个需要关注的重要方面。
桥梁的振动主要分为自激振动和强制振动两种类型。
在设计过程中，需要进行桥梁的抗风设计，采取相应的措施来降低风振效应，如增设风挡板、加强桥墩的刚性等。
此外，风振问题的研究还需要考虑到各种风荷载影响因素，以便更准确地预测和控制风振效应。
三、建筑物风荷载分析1. 建筑物风荷载的特点建筑物的风荷载分析与桥梁类似，但也存在一些差异。
建筑物风荷载的特点包括：（1）建筑物形状多样，风流场复杂，对风的响应较为复杂；（2）建筑物在地面上，风速较低，风荷载相对较小；（3）建筑物高度不一，顶部和侧面的风荷载不同。
2. 建筑物风荷载的计算方法建筑物风荷载的计算方法也可采用经验公式、风洞试验和数值模拟等多种手段。
在风荷载作用的结构探究
在风荷载作用的结构探究1、引言风灾是自然灾害中影响较大的一种，它每年都给人类生命和财产带来巨大的损失。
据估计，全球每年由于风引起的损失高达100亿美元。
在结构设计特别是在高耸结构、大跨度桥梁、屋盖结构中，风荷载是一个极其重要的设计荷载。
而对于高耸、高层结构和玻璃幕墙结构来说，风荷载引起的响应在总荷载中占有相当大的比重，甚至起着决定性的作用，合理的抗风设计对保障这些建筑结构的功能有重要的意义。
在风力作用下，屋面常受到很大的吸力，如果自重等荷载的作用不足以抵抗吸力的作用，屋面将会被掀起而破坏。
风荷载作为屋盖结构的主要外来荷载，是引起破坏的主要原因。
2、风荷载的基本概念在工程设计中，风力常用风压来表示。
根据测得的风速可以求出风压，风速是随高度、周围地貌的变化而变化的。
在设计中所用的风压是基本风压。
基本风压是按规定的地貌和高度所测风速经统计换算确定的。
离地面越近，地面对风的摩阻也越大，风速便会减小。
我国现行《建筑结构荷载规范》规定的基本风压是以10米高为标准高度。
风速与地表的粗糙度有关，粗糙度越大，风能消耗也越大，平均风速便减小，我国将地表粗糙度分为A、B、C三种。
风载具有很大的随机性，因而对最大风速的测试结果各年都不一样，但在结构设计中必须保证结构的安全性，也就是所用的风荷载必须具有很大的代表性和预防性。
我国目前所用的最大风速的重现期对一般结构是30年一遇；对高层建筑是50年一遇；对特别重要的结构是100年一遇。
屋盖结构是房屋中的重要部分，它起着围护及承重作用。
在风力的作用下，屋盖受到很大的风荷载，如果结构的自承重等荷载不足以抵抗吸力的作用，屋盖则有可能被掀起而破坏。
因此在屋盖设计中，风荷载是一个比较重要的设计荷载。
在实际情况下，风的方向是任意的。
对一个具体结构来说，在风荷载的作用下，既有水平分力，又有竖向分力。
对大多数结构，水平风力起主导作用。
对屋盖结构而言，当风力沿水平方向时，其风荷载通常是垂直于屋面的，沿竖向方向的分力很大。
桥梁结构的风荷载分析与设计
桥梁结构的风荷载分析与设计桥梁结构作为连接两岸的重要交通工具，不仅要能够承受车辆和行人的重量，还要能够抵御自然环境的力量，其中之一就是风荷载。
本文将探讨桥梁结构的风荷载分析与设计。
首先，我们需要了解什么是风荷载。
风荷载是指风力对桥梁结构产生的力量。
风是一种气流，当其通过桥梁时，会对桥梁产生压力作用。
这个压力可以导致桥梁结构发生变形，进而影响桥梁的安全性能。
因此，正确的分析和设计风荷载对于桥梁的稳定性至关重要。
风荷载的分析可以从两个方面进行。
首先是静态风荷载分析，其考虑桥梁受到的平稳风力的影响。
这种风力一般按照标准气象条件下的风速来计算。
通过确定桥梁所在地的风速等级，可以采用相应的计算方法来评估桥梁结构对静态风荷载的承载能力。
其次是动态风荷载分析，其考虑桥梁结构对变化风力的响应。
变化风力是指自然环境中不断变化的风。
桥梁在面对变化风力时，需要考虑其振动特性，以及其对振动的响应。
动态风荷载的计算较复杂，一般采用有限元分析方法进行模拟。
这种方法可以更准确地预测桥梁在不同风速下的动态响应。
接下来是桥梁结构的风荷载设计。
桥梁结构的风荷载设计旨在确保桥梁在不受损害的前提下承受最大可能的风荷载。
设计时需要考虑桥梁结构的材料强度、断面形状、结构连接等因素。
根据所选取的风速等级以及桥梁的设计寿命，可以通过计算和模拟来确定最终的结构尺寸和设计参数。
除了静态和动态风荷载，桥梁结构还需要考虑横向风荷载的影响。
横向风荷载是指垂直于桥梁方向的横向风力。
这种风力对于高大桥梁来说尤为重要，因为它会引发桥梁的侧向振动。
为了保证桥梁的稳定性，需要对横向风荷载进行专门的分析和设计。
这可以通过桥梁设计规范和相关技术标准来指导。
回顾桥梁结构的风荷载分析与设计过程，我们可以看到这项工作需要综合运用工程力学、风力学、结构力学等多学科知识。
同时，风荷载的分析和设计也必须符合国家和地方的相关规范和标准。
只有在严格遵守标准的基础上，才能确保桥梁结构的安全可靠。
结构设计知识：风荷载在结构设计中的应用
结构设计知识：风荷载在结构设计中的应用随着建筑物不断增加的高度和流线型设计的尝试，风荷载已成为结构设计中非常重要的考虑对象之一。
风荷载是指建筑物、桥梁或其他结构体受到的风压力和风力的力量，是一种非常重要的外部荷载。
因此，在结构设计中，必须根据实际情况综合考虑风荷载的影响，进行合理的结构设计，以保证结构的安全性和稳定性。
1.风荷载的形成原因风荷载是由气体环境中流动的空气造成的。
它的大小与气流速度和空间布局等因素有关。
风荷载的影响主要来自以下几个方面：（1）风速风速是决定风荷载大小的关键因素。
随着风速的增加，风荷载也相应增大。
（2）风的气动特性建筑物的形状和固体本身的材料有很大的影响。
例如，如果风部分绕过了建筑物，在高层建筑的顶部和角部会形成强大的负压力，风荷载也相应较大。
（3）地面的地貌和建筑物周围的环境地面地形和建筑物周围的环境都会对风荷载造成影响。
例如，建筑物周围有其他高层建筑，会影响风的流向和速度。
2.风荷载的计算方法在结构设计中，风荷载的计算方法通常使用国家和国际标准的规定和方法。
例如，我国现行的规范：《建筑结构荷载规范》第二部分给出了关于建筑物风荷载的计算方法和标准。
（1）静力分析法利用静力分析法计算建筑物（或其他结构体）受到风荷载的作用力，主要是计算结构体的振动和位移，从而确定结构的稳定性。
这种方法比较适合于大型建筑和桥梁的设计。
（2）风洞实验法风洞实验方法通常适用于建筑物的设计，特别是高层建筑的设计。
风洞实验可以通过物理实验来模拟风的流动，从而更准确地估计结构体所受的风荷载。
（3）数值模拟法数值模拟法是一种比较新颖的计算方法，使用计算机模拟建筑物在风荷载下的响应，可以预测建筑物在不同风荷载下的响应和损伤，进而为结构设计工作提供更为准确的依据。
3.风荷载对结构设计的影响风荷载是结构设计中必须考虑的重要因素之一，影响结构的安全性、稳定性和经济性。
建筑物在风荷载下，会导致建筑物发生倾覆、倾斜、震动和损坏等问题。
混凝土桥梁设计中的风荷载原理
混凝土桥梁设计中的风荷载原理一、前言混凝土桥梁是现代工程建筑中不可或缺的一部分，它承载着人们出行的安全和便利。
然而，桥梁的设计也面临着各种各样的挑战，其中之一就是风荷载。
在强风的情况下，桥梁受到的风荷载可能会导致它的倒塌，因此，设计师必须考虑到风荷载对桥梁结构的影响，以确保桥梁能够安全地承受强风。
二、风荷载的概念风荷载指的是强风对建筑物或其他结构物所产生的作用力。
由于风的特性不稳定，因此它对建筑物或其他结构物的作用力也是不稳定的。
设计师必须考虑到风的不稳定性，并在设计中考虑到这些因素。
风荷载的大小取决于多个因素，如风的速度、方向、时间和建筑物或其他结构物的形状和质量。
因此，在设计混凝土桥梁时，必须考虑到这些因素，并确定桥梁所需的最小强度和稳定性。
三、风荷载的计算方法在设计混凝土桥梁时，必须计算出风荷载的大小和方向。
这通常涉及到使用一些基本的公式和原理，如空气动力学和结构力学等。
以下是一些常用的计算方法：1.平面内风荷载的计算平面内风荷载通常是指风对桥梁横向和纵向产生的力。
在计算平面内风荷载时，必须考虑到风的速度和方向、桥梁的形状和质量等因素。
计算公式如下：F = Cd * ρ * V^2 * A其中，F是平面内风荷载的大小，Cd是阻力系数，ρ是空气密度，V 是风速，A是桥梁的有效面积。
2.垂直风荷载的计算垂直风荷载通常是指风对桥梁竖向产生的力。
在计算垂直风荷载时，必须考虑到风的速度和方向、桥梁的形状和质量等因素。
计算公式如下：F = Cz * ρ * V^2 * A其中，F是垂直风荷载的大小，Cz是升力系数，ρ是空气密度，V是风速，A是桥梁的有效面积。
四、风荷载的影响风荷载对混凝土桥梁的影响可以分为以下几个方面：1.振动当桥梁受到强风的作用时，它可能会产生振动。
这种振动可能会导致桥梁疲劳和损坏。
因此，在设计混凝土桥梁时，必须考虑到桥梁的振动特性，并采取相应的措施来防止桥梁的破坏。
2.倾斜和变形强风可能会导致混凝土桥梁的倾斜和变形。
桥梁工程中的风载荷分析与设计
桥梁工程中的风载荷分析与设计桥梁是现代社会交通运输系统不可或缺的一部分，它们连接了城市与城市、人们与人们之间的距离，为人们的出行提供了方便。
然而，桥梁在面临自然灾害时也是脆弱的，其中之一就是风灾。
因此，桥梁工程中风载荷的分析与设计至关重要。
首先，桥梁工程师在进行风载荷分析时需要考虑的是风荷载的来源和作用。
风荷载是指风对桥梁结构所产生的力量，主要由风速和桥梁结构的几何形状所决定。
风的产生是由地球的自转和气候变化引起的，而风速则受到地形、气象条件和建筑物等因素的影响。
在风的作用下，桥梁结构会产生风压力和风力矩，从而对结构造成冲击和摇晃，如果不合理的进行设计和分析，会对桥梁的安全性和稳定性产生严重的影响。
其次，桥梁工程师在进行风载荷分析时需要采用一定的计算方法和理论模型。
常用的计算方法有气象学方法、物理模型试验方法和数值模型方法。
气象学方法通过收集气象数据并利用数学模型来推算出风荷载；物理模型试验方法通过搭建缩比模型进行实验来测量和计算风荷载；数值模型方法通过建立计算机模型对其进行仿真和计算。
不同的计算方法有其适用的范围和精度，桥梁工程师需要根据不同的桥梁类型和风荷载要求来选择合适的计算方法。
在进行风载荷设计时，桥梁工程师还需要考虑桥梁的结构特点和地理环境。
例如，对于大跨度桥梁，由于其结构特点的影响，会使得风载荷的影响更加复杂和显著。
此时，桥梁工程师需要采用更加精确的风荷载计算方法和更为合理的结构设计来保证桥梁的安全性。
另外，地理环境也是桥梁设计中的重要因素，地势的高低、地形的平缓或崎岖以及周边建筑物的影响都会对风的流动和荷载产生影响。
此外，桥梁工程师还需要考虑桥梁结构的稳定性和抗风能力。
桥梁结构的稳定性是指桥梁在受到风荷载作用时不发生破坏或倾覆的能力。
为了确保桥梁的稳定性，工程师需要对桥梁的结构进行合理的强度设计和稳定分析。
抗风能力则是指桥梁结构在受到风荷载作用时能够保持良好的使用性能，不发生超限振动或损坏。
桥梁结构的风振性能评估与控制
桥梁结构的风振性能评估与控制桥梁是现代交通建设中不可或缺的重要组成部分，但长期以来，桥梁结构在受到风力作用时容易发生振动现象，给桥梁的安全稳定性带来潜在威胁。
因此，对桥梁结构的风振性能进行评估与控制显得尤为重要。
本文将从技术角度，介绍桥梁结构风振性能评估与控制的相关内容。
一、桥梁结构风振性能评估1. 振动特性分析桥梁结构在受到风力作用时，会引发横向和纵向的振动，因此需要对其振动特性进行分析。
常用的方法包括有限元分析、模态分析等，通过建立桥梁的数学模型，计算出各个模态的振动频率与振动形态，为后续的风振控制提供基础数据。
2. 风荷载计算风是导致桥梁结构振动的主要原因，因此需要准确计算桥梁受风的力及载荷。
根据桥梁的几何形状和风场参数，采用风洞试验或数值模拟方法，计算出不同部位的风速和风压分布，确定桥梁受风的作用力，为风振性能评估提供依据。
3. 振动响应计算通过将风荷载与桥梁结构的振动特性相结合，可以计算出桥梁结构在风力作用下的振动响应。
根据所采用的分析方法，可以得到桥梁的位移、速度和加速度等参数，以评估桥梁结构的风振性能。
二、桥梁结构风振性能控制1. 结构优化设计在桥梁结构的设计中，可以采用一些措施来降低其风振响应。
例如，通过合理设计桥墩、桥面板等结构部位的截面形状和断面尺寸，降低其自振频率，从而减小振幅。
此外，还可以采用局部加固、加装阻尼器等方式，提高桥梁的抗风振能力。
2. 控制减振装置为了减小桥梁振幅，保证其结构的稳定性，可以在桥梁上安装减振装置。
减振装置的种类较多，常见的有液体阻尼器、弹性体减振器、质量阻尼器等。
这些装置可以通过吸收或消耗部分能量，减小桥梁的振幅，提高其稳定性。
3. 风振监测与预警系统为了及时了解桥梁结构的风振情况，及时采取相应措施，可以在桥梁上设置风振监测与预警系统。
通过监测风速、桥梁振动等参数，并结合预设的阈值，及时判断桥梁结构是否存在风振风险，并进行相应预警和控制措施。
总结：桥梁结构的风振性能评估与控制是确保桥梁稳定运行的重要环节。
风荷载作用下结构的阻尼比
风荷载作用下结构的阻尼比阻尼比是描述结构阻尼效果的一个参数，它反映了结构在振动过程中能量消散的能力。
在风荷载作用下，结构会发生振动，而阻尼比则决定了这种振动的衰减速度。
阻尼比越大，结构的振动衰减越快，反之则振动衰减较慢。
阻尼比对结构的影响主要体现在两个方面：一是对结构的稳定性的影响，二是对结构的抗风能力的影响。
阻尼比对结构的稳定性具有重要影响。
当结构受到外部风荷载作用时，如果阻尼比较小，结构的振动会持续较长时间，可能会导致结构的共振现象。
共振会使结构受力集中，从而导致结构的破坏。
而当阻尼比较大时，结构的振动会迅速衰减，不会出现共振现象，从而保证结构的稳定性。
阻尼比还对结构的抗风能力产生影响。
在强风环境下，结构会受到较大的风荷载作用，如果阻尼比较小，结构的振动会较为剧烈，可能会超过结构的承载能力，导致结构的破坏。
而当阻尼比较大时，结构的振动会得到较好的衰减，保证结构的稳定性和安全性。
为了提高结构的阻尼比，可以采取以下措施：可以通过增加结构的阻尼材料来提高阻尼比。
阻尼材料可以将结构振动的能量转化为热能或其他形式的能量，从而实现振动的衰减。
常用的阻尼材料包括阻尼器、阻尼垫等。
可以通过结构的设计来提高阻尼比。
例如，在建筑设计中可以合理设置结构的阻尼器，通过结构与阻尼器之间的摩擦和阻尼作用来提高阻尼比。
在桥梁设计中，可以合理设置桥墩和桥面板之间的摩擦装置，减小桥梁的振动。
还可以通过调整结构的刚度来提高阻尼比。
增加结构的刚度可以使结构的振动周期增大，从而提高阻尼比。
在实际工程中，可以通过增加结构的支撑或增加结构的横向刚度来提高结构的阻尼比。
阻尼比是一个重要的结构参数，它决定了结构在风荷载作用下的动态响应。
阻尼比的大小直接影响结构的稳定性和抗风能力。
为了提高结构的阻尼比，可以采取增加阻尼材料、设计阻尼器、调整结构刚度等措施。
通过合理的设计和措施，可以提高结构的阻尼比，从而保证结构的安全稳定。
桥梁结构的风荷载计算与分析
桥梁结构的风荷载计算与分析桥梁结构作为一种重要的交通设施，承载着车辆和行人的重量，同时也要面对自然环境的考验。
其中，风荷载是桥梁结构设计中不可忽视的因素之一。
本文将探讨桥梁结构的风荷载计算与分析方法。
首先，我们需要了解风的基本知识。
风是气体在地球表面受温度、压力和地形等因素影响而产生的气体流动现象。
风的大小可以用风速来表示，通常以米每秒（m/s）或千米每小时（km/h）为单位。
风的方向是指风吹过的方向，通常以0度北风为基准，顺时针旋转360度。
了解风的基本知识对于风荷载计算与分析至关重要。
桥梁结构在风荷载计算与分析中的重要性不言而喻。
风对桥梁产生的作用力主要有水平力和垂直力两个方向。
水平力可以分为横向风力和纵向风力。
横向风力指垂直于桥梁纵轴线方向的风力，纵向风力指平行于桥梁纵轴线方向的风力。
垂直力指垂直于桥梁平面的风力。
这些作用力会对桥梁产生弯矩、剪力和轴力等效应，对桥梁结构的稳定性和安全性产生重要影响。
那么，如何计算和分析桥梁结构的风荷载呢？首先，我们需要对桥梁结构的风荷载进行合理估计。
风荷载计算一般遵循地方规范和国家标准。
这些规范和标准考虑了桥梁的不同特征和环境条件，如桥梁的形状、高度和所处的地理位置等。
根据这些规范和标准，我们可以根据桥梁的参数，如桥梁的面积、黄金区域和基准高度等，来计算桥梁的风荷载。
风荷载计算中的一个重要步骤是风荷载分布的确定。
通过风洞试验和数值仿真等手段，可以获得不同条件下的风荷载分布规律。
这些分布规律可以应用于桥梁结构的计算和分析中，以更准确地估计桥梁在风荷载作用下的结构响应。
通过风洞试验和数值仿真，我们可以找到桥梁结构中的风压分布、主要受风面的风压分布以及横向和纵向风荷载分布等。
通过分析这些风荷载分布，可以得到桥梁结构在风荷载作用下的受力状态和变形情况。
此外，在风荷载计算与分析中，还需考虑桥梁结构的共振效应和风振现象。
共振效应是指桥梁结构的固有频率与风的频率相匹配时，会引起对桥梁的强烈振动。
桥梁设计中的风荷载研究
桥梁设计中的风荷载研究在桥梁设计中，风荷载是必须考虑的重要因素之一。
对于设计师来说，理解和研究风荷载的特性和影响是确保桥梁结构安全可靠的关键。
本文将探讨桥梁设计中的风荷载研究。
风是地球自然界中常见的气象现象之一，也是最常见的外部荷载。
而对于桥梁这种大跨度结构来说，它们的体积较大、不规则的形状暴露在大气中，很容易受到风的影响。
因此，研究桥梁在风荷载下的响应及结构的稳定性非常重要。
首先，我们需要了解风的特性以及对桥梁的影响。
风的特性包括风速、风向、风荷载、空气密度等。
其中，风速是指单位时间内空气流过某一点的速度，而风向则是相对于地面的方向。
风荷载则是指风对物体表面产生的压力和力矩，对桥梁而言，主要是水平风荷载和垂直风荷载。
水平风荷载是指垂直于桥梁主要结构的风荷载，它使得桥梁受到侧向力的作用，可能导致桥梁的横向位移或倾覆。
因此，在设计桥梁结构时，我们需要考虑风的作用，并采取适当的措施来抵抗这种作用。
常见的处理方法包括增加桥梁的抗风能力，通过设置副梁、风墙等结构来分散风荷载。
垂直风荷载则是指垂直于桥梁主要结构的风荷载，它使得桥梁受到向上或向下的力的作用。
这种风荷载会导致桥梁的竖向位移或振动。
长期以来，人们通过实验和数值模拟来研究风荷载对桥梁的影响，以便更好地进行桥梁设计。
同时，还有一些针对风荷载的设计准则和规范，如《桥梁设计规范》中的相关内容，这些准则和规范对桥梁设计起到了指导作用。
除了水平和垂直风荷载，还有一种重要的风荷载叫做交叉风荷载。
交叉风荷载是指风对桥梁主要结构的横向剖面产生的荷载，它也是桥梁设计中需要考虑的重要因素之一。
在分析和计算交叉风荷载时，我们需要考虑到桥梁的几何形状、风的流动特性以及结构的固有振动频率等因素，并进行相应的数值模拟或实验研究。
除了对风荷载的研究，还有一些其他的因素也需要考虑。
例如，桥梁的地理位置、地形特征、附近的建筑物等。
这些因素会对桥梁的风荷载产生影响，并需要在设计过程中予以考虑。
桥梁设计规范中的风荷载设计要点
桥梁设计规范中的风荷载设计要点桥梁设计中，风荷载是一个至关重要的考虑因素。
合理的风荷载设计可以确保桥梁的结构安全性和稳定性。
在桥梁设计规范中，有一些关键要点需要特别注意，以保证桥梁在面对风荷载时的可靠性。
1. 地区风速的确定首先，要根据所处地区的气象数据确定地区风速。
气象数据可以通过观测站点或者相关气象报告获得。
根据实测数据和统计分析，可以得到不同地区的设计风速。
2. 风荷载的分类根据桥梁的不同几何形状和结构类型，风荷载可以分为静风荷载和动风荷载。
静风荷载是指稳定恒定的风荷载，主要作用于桥梁结构上的静力效应。
动风荷载则是指变化的风荷载，主要作用于桥梁结构上的动力效应。
3. 风速频率分析针对不同地区的设计风速，需要进行风速频率分析，确定不同频率下的设计风速。
常用的风速频率分析方法有局部风速频率法、静强度分析法和风洞试验等。
4. 暴风风速的考虑在桥梁设计中，暴风风速也是一个需要特别考虑的因素。
暴风是指风速超过一定阈值的极端天气情况。
在风荷载设计中，需要根据实际情况确定暴风风速，并进行相应的安全系数调整。
5. 桥梁结构的风力响应在确定风速和荷载分类后，还需要对桥梁结构的风力响应进行研究和分析。
这包括风力作用下的结构应力、振动频率和振型等。
通过风洞试验和数值模拟等方法，可以得到桥梁结构在不同风荷载下的响应情况。
6. 抗风设计的方法基于对风荷载和桥梁结构响应的研究，可以采用一系列的抗风设计方法来保证桥梁的结构稳定。
包括调整桥墩和跨度比例、采用风洞试验数据进行结构设计验证、增设风防设施和采取疏风措施等。
7. 监测和维护风荷载设计只是桥梁设计的一部分，实际的风环境和桥梁结构的状况都可能发生变化。
因此，在桥梁建成后，还需要进行风荷载监测和定期维护，及时发现并解决可能存在的问题。
总结：在桥梁设计规范中的风荷载设计要点中，需要确定地区风速，分析风荷载的分类和频率，考虑暴风风速，研究桥梁结构的风力响应，采用抗风设计方法，以及进行监测和维护。
桥梁抗风设计
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示例
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
桥梁抗风设计
桥梁动力特性、作用于桥梁上的风荷载的计算及 桥梁动力失稳判断。桥梁动力特性主要涉及桥梁的 自振周期及频率，本章介绍了如何用结构动力学方 法和一些经验公式进行计算。风荷载计算在基准风 压基础上考虑了重现期、结构体型、地形、地理条 件等因素的影响。桥梁动力失稳包括颤振失稳和驰 振失稳，本章介绍失稳机理及如何用运动方程和经 验公式来判断桥梁是否可能发生动力失稳。
风的攻角：由于地形的影响，近地风的方向可能对水平面产生一定的倾斜度， 称为风的攻角。具有攻角的风可能对桥梁的风致振动，如颤振，产生不利的影 响。一般认为高风速时的平均攻角约在±3°之间。
阵风系数：瞬时风速与10min平均风速的比值。计算阵风荷载时应采用时距为 1～3s的瞬时（阵风）风速，即由阵风系数乘以设计基准风速求得。
不安全
结构型式
动力特性
截面选择
假定Th值
假定阻力系数
颤振风速估计
稳定性验算
很安全
设计风载
重现期 基本风速 设计风速
气象资料
阵风系数
及格
不安全
节段模型风洞试验 各类风振分析
是否要进行 全模型验算
是 全桥气弹模型试验
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SHANXI
山
西
ARCHITECTURE
建
筑
Vol． 39 No． 4 Feb． 2013
· 173·
风荷载对桥梁结构的作用效应研究
马
摘
骎
1
唐洪亮
1
王少钦
2
（ 1． 中交公路规划设计院有限公司， 北京 100088 ；
［2 ］ 坏（ 见图 1） ， 震惊了桥梁工程界， 成为现代桥梁抗风研究的起点 。
图 1 风毁的 Tacoma Narrows 悬索桥
1
风荷载的特性
图 2 为某一风速实测记录， 从图 2 中可以看出， 风速由两部 分组成： 第一部分的周期大小一般在 10 min 以上， 为长周期部分 （ 见图 2b） ） ； 另一部分为短周期部分， 是在图 2b） 基础上的波动， 预应力混凝土桥梁设计规范第 8． 2． 1 条， 考虑了桩土相互作用， 群桩基础的等效刚度， 对桩基尺寸进行刚度等效模拟， 桩基具体 尺寸详见表 3 。
顺桥向长度 / m 2． 21
7
结语
本桥要跨越 80 m 深的峡谷， 充分考虑了施工的可行性， 采用
对称悬浇施工。其结构满足安全、 经济、 适用等要求， 设计要点总 5］ 曾国熙． 地基处理技术［M］ ． 北京： 中国建筑工业出版社， 1 ） 、 进行方案比选， ［ 结如下： 根据设计要求及当地地形 地质情况， 2001． 确定最合理的桥型方案 。2 ） 上部结构尺寸先根据常规取值范围 再根据受力特点简化受力模型进行计算， 通过试 拟定结构尺寸， 算进一步优化结构尺寸 。3 ） 下部结构由于墩矮刚度较大， 为了减 ［ 6］ JTG D622004 ， 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计 S］ ． 规范［
櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅
下部群桩基础刚度等效模拟结果
δ（ 水平） / m 0． 00E + 00 3． 31E － 07 2． 00E － 08 δ（ 竖向） / m 2． 90E － 08 0． 00E + 00 0． 00E + 00 桩间距 / m 4． 21 θ（ 转角） / rad 0． 00E + 00 2． 00E － 08 6． 00E － 09 桩长 / m 6． 67
2． 北京建筑工程学院理学院， 北京 100044 ）
要： 对风荷载的特性进行了介绍， 着重分析了其对桥梁结构的静力及动力作用效应， 介绍了进行风荷载模拟所采用的方法， 并
分别计算了静风荷载及脉动风荷载对桥梁结构的影响， 充分验证了风荷载对桥梁结构的动力作用不容忽视 。 关键词： 风荷载， 桥梁， 振动 中图分类号： U442． 5 众所周知， 大跨度桥梁是一种在风荷载作用下容易产生变形 和振动的柔性结构， 且这些桥梁一般会修建在江河 、 海峡等风速 因此合理地进行大跨度桥梁的抗风设计， 是桥梁结 较大的区域， 构设计时除了强度、 刚度、 稳定性计算外的另外一项必不可少的 重要内容
On design and study of T steel structure
GUO Xiangming1 LI Yusheng2 2 ． The Fourth Engineering Co． ， （ 1 ． Beijing Jianda Road and Bridge Consultant Co． ，Ltd，Beijing 100015 ，China； Ltd of China Communications Construction Corporation Second Highway Engineering Co． ，Ltd，Luoyang 471013 ，China） Abstract： Taking Longwanggou Birdge as the research subject，the paper undertakes the plane frame calculation and spatial analysis by combining with the structural stressed features of the bridge，and illustrates the design points from the factual engineering aspect，so as to have certain reference value for the bridge． Key words： T steel structure，design point，spatial analysis，plane frame system
表3
单位力 F = 1 kN H = 1 kN M = 1 kN·m 横桥向长度 / m 1． 74
当气流绕过非流线型截面的桥梁结构时， 会产生流动和涡旋 形成复杂的空气作用力。当桥梁结构的刚度较大时， 结构 的分离， 会保持静止不动， 这种空气力作用只相当于静力作用， 而当桥梁 结构的刚度较小时， 结构的振动会得到激发， 这时的空气作用力不 小桥墩的刚度， 桥墩采用双肢薄壁墩。桩基模拟应考虑桩土相互 作用， 对群桩基础进行刚度等效模拟 。 参考文献： ［ 1］ 徐君兰， J］ ．公 顾安邦． 连续刚构桥主墩刚度合理性的探讨［ 2005 （ 2 ） ： 9192． 路交通科技， ［ 2］ 马保林． 高墩大跨连续刚构桥［ M］ ． 北京： 人民交通出版社， 2001． ［ 3］ 王伟华， 杨永平， 王海蛟． 悬浇变截面预应力混凝土连续刚 ． 黑龙江交通科技， 2005 （ 2 ） ： 100构桥设计的几点体会［J］ 101． ［ 4］ 刘明虎． 改善矮主墩连续刚构结构受力的措施及可行性探 J］ ． 公路交通科技， 2004 （ 1 ） ： 5658． 讨［
［1 ］
文献标识码： A 其周期往往只有几秒至几十秒 。由实测数据可知， 第一部分的长 周期远离一般结构物的自振周期， 其作用属于静力性质； 第二部 ［13 ］ 。 因此其作用属于动力的 分则与结构物的自振周期比动有可能导致交通中断， 还 会导致桥梁的部分构件过早产生疲劳破坏， 严重者还可能造成桥 美国华盛顿州新建成的 Tacoma Narrows 毁人亡的惨剧。1940 年， 悬索桥， 在不到 20 m / s 的风速作用下发生了强烈的振动并导致破