大跨径斜拉桥抗风稳定性研究
斜拉桥抗风措施
斜拉桥抗风措施
斜拉桥抗风措施主要包括以下几个方面：
1. 结构设计方面：斜拉桥的主梁和斜拉索的设计需要考虑风荷载的影响，采用合理的结构形式和材料。
通过合理配置斜拉索数量和位置，可以降低桥梁受风荷载的影响。
2. 斜拉索的调校：斜拉桥的斜拉索需要进行调校，即通过调整索力大小和倾斜角度等参数，以使各个斜拉索之间的力平衡，提高桥梁的整体稳定性和抗风能力。
3. 设防装置：斜拉桥在桥面和梁体上设置挡风板、护栏等设防装置，可以减小风的侵袭，减少桥梁受风力的影响。
4. 风洞试验：在斜拉桥的设计阶段，可以进行风洞试验，模拟不同风速下的风荷载，测试桥梁的抗风性能，并根据试验结果进行相应的优化设计。
5. 定期检查和维护：定期对斜拉桥进行检查，发现并修复梁体、斜拉索以及设防装置等部件的损坏，确保桥梁的稳定性和抗风能力。
6. 风振控制：斜拉桥在设计中可以考虑采用风振控制措施，例如在主梁中设置阻尼器、减振器或阻尼墩等措施，以减小桥梁受到的风振影响，并提升抗风能力。
7. 风荷载监测：安装风速监测装置、加速度传感器等设备来实时监测斜拉桥受到的风荷载和振动情况，及时发现异常情况并
采取相应的应急措施。
8. 结构加强：针对可能受到较大风荷载影响的部位，如主梁端部、塔楼等，可以采用加强措施，例如增加钢板、加固节点等，提高结构抗风能力。
9. 建立风速警戒值和风速限制：根据斜拉桥的设计规格和实际情况，建立风速警戒值和风速限制，当风速超过限制时，必须采取相应的安全措施，如限制车辆通行或关闭部分桥面。
10. 加强管理和培训：建立专门的桥梁管理机构，负责对斜拉
桥的抗风措施进行日常管理和维护工作，同时培训桥梁工作人员，提高他们的应急处置能力和风险防范意识。
大跨度斜拉桥颤抖振响应及静风稳定性分析
大跨度斜拉桥颤抖振响应及静风稳定性分析一、本文概述随着交通工程技术的不断发展和创新，大跨度斜拉桥作为现代桥梁工程的重要代表，其在桥梁建设领域的应用越来越广泛。
然而，随着桥梁跨度的增大，其结构特性和动力学行为也变得越来越复杂，尤其是在强风作用下的颤抖振响应和静风稳定性问题，已经成为桥梁工程领域研究的热点和难点。
本文旨在针对大跨度斜拉桥的颤抖振响应及静风稳定性进行深入的分析和研究，以期为提高大跨度斜拉桥的设计水平和安全性提供理论支持和实践指导。
本文首先将对大跨度斜拉桥的结构特点和动力学特性进行概述，阐述其在强风作用下的颤抖振响应机制和静风稳定性的基本概念。
接着，本文将详细介绍大跨度斜拉桥颤抖振响应的分析方法，包括颤振机理、颤振分析方法以及颤振控制措施等。
本文还将探讨大跨度斜拉桥的静风稳定性分析方法，包括静风稳定性评估方法、静风稳定性影响因素以及静风稳定性控制措施等。
本文将结合具体工程案例，对大跨度斜拉桥的颤抖振响应及静风稳定性进行实例分析，以验证本文所提分析方法的有效性和实用性。
本文的研究成果将为大跨度斜拉桥的设计、施工和运营提供有益的参考和借鉴，对于提高我国桥梁工程的设计水平和安全性具有重要的理论意义和实践价值。
二、大跨度斜拉桥颤抖振响应分析大跨度斜拉桥作为现代桥梁工程的重要形式，其结构特性和动力行为是桥梁工程领域研究的重点。
颤抖振，作为一种常见的桥梁振动形式，对桥梁的安全性和使用寿命有着重要影响。
因此，对大跨度斜拉桥的颤抖振响应进行深入分析，对于优化桥梁设计、确保桥梁安全具有重要的理论价值和实际意义。
在颤抖振分析中，首先要考虑的是桥梁结构的动力学特性。
大跨度斜拉桥由于其特殊的结构形式，其动力学特性相较于传统桥梁更为复杂。
在风的作用下，桥梁的振动会受到多种因素的影响，包括桥梁自身的结构参数、风的特性以及桥梁与风的相互作用等。
因此，在进行颤抖振分析时，需要综合考虑这些因素，建立准确的动力学模型。
要关注颤抖振的响应特性。
大跨径悬索桥风致振动及抗风措施
大跨径悬索桥风致振动及抗风措施摘要：悬索桥以主缆为主要承重结构具有跨越能力大、雄伟壮观、造型优美等优点而成为大跨径桥梁结构首选桥型之一。
但随着跨度的增大，悬索桥的刚度变小，对风的敏感性越来越大，对抗风要求也越来越高。
大跨度悬索桥在风荷载的作用下，主要构件会产生各种形式的振动。
简述了国内外悬索桥抗风的发展和研究历史，分析了悬索桥风致振动的形式，并提出增强结构刚度、抑制风致振动的抗风措施。
关键词：大跨径悬索桥、风致振动、抗风措施1 前言悬索桥是以缆索为主要承重结构的桥梁结构，由于其强大的跨越能力，成为跨越宽大江河、海湾的首选桥型之一。
我国修建悬索桥的历史久远，早在千年之前，四川就已出现竹索桥。
明清时期，在我国西南地区，修建有诸多铁索桥，有些索桥至今仍在使用，著名于世的有贵州盘江桥和四川泸定桥。
在国外，也存在古老的悬索桥，如麦地海峡桥和克里夫顿桥。
20世纪初，国外欧美等国家经历了工业革命，加上悬索桥计算理论的初步形成，使悬索桥得到迅速的发展。
由于缺乏对空气动力学的研究，1940年，美国塔科马桥被风摧毁而倒塌。
此后十年，悬索桥的建设进入了停滞期。
在塔科马老桥风毁后，人们意识到悬索桥抗风设计的重要性，开始进行很多风洞试验以探索悬索桥抗风措施。
抗风研究阶段后，世界各国为了适应日益增长的交通量和经济发展，兴起了修建大跨径悬索桥的高峰。
我国在90年代后，国家加强基础建设水平，悬索桥的发展迅猛，东南沿海地区地区和长江内河等地修建了诸多大跨度的悬索桥，如今建设已经走在了世界的前列。
但悬索桥由于跨径的增大，刚度减小，柔性问题突出，承受风荷载的能力逐渐减小，极易被风摧毁。
悬索桥的风毁破坏属于脆性破坏，破坏前是难以预测和预警。
因此，深入了解桥梁与风作用后效应，进行科学合理的抗风设计，采取有效的抗风措施提高桥梁的抗风能力，对于悬索桥的建设和发展具有十分积极的现实意义。
2 大跨度悬索桥风致振动形式风是指空气由于太阳加热不均匀而引起的流动，具有一定的速度与方向。
某斜拉桥抗风抗震分析与研究
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４ 抗 震 分 析
通过 桥 梁 震 害 的调 查 ，桥 梁 上部 结 构 具 有 较 大 的抗 震 安 全 储备 ， 抗 震重 点 应 放 在 预防 不 垮 ， 其 即 防止 落梁 ； 而下 部 是 抗震 的薄 弱 部 位 ， 乎所 有 几 的较 大 震 灾都 是 由 于地 基 、 础 或墩 、 基 台的 震坏 导
图 ２ 纵 向 振 动
尼 系 数 一 般 在 ００ ．１～００ 之 间 ， 比一 般 梁 式 桥 阻 ．２ 尼 系 数 ００ ． ４～０４ ．小很 多 。这 些 特 点 表 明斜 拉 桥 振 动一 开始 ， 会很 快衰 减 。（ ） 拉 桥 中塔 、 、 不 ２斜 索 梁 、 础 等 各 部 分 构 件 的 振 动 特 性相 差 很 大 ， 以 基 所 斜 拉 桥 实 际上 是 自振 周 期 和 阻 尼 系 数 相 差 较 大 的 塔 、 、 和 基 础 组 成 的结 构 体 系 。 索 梁
Ｖ叩 １—０ｘ０ ｘ ］ｂ × ． ×ｘ ， ［（一５ ／ ２｛ ｂ ＝ ｌ ．、 ÷ ＋ ． ７＿ 、 一 ） Ｊ
６ Ｖ ０
式 中 ： —— 形 状 影 响 系 数 ； 町
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图 ４ 两 主 塔 反 向 振 动
６
为扭 转 与 竖 向弯 曲共振 频 率 之 比 ；
致 的。 斜拉桥动力特 性 ， 括振型 、 率 和阻尼 ， 包 频 是 进 行 抗 震 分析 所 必 不 可少 的基 本 资 料 。该 桥 的动 力 特性 上 面 已经 计 算 。 目前计 算抗震 的方法 有三种 ， 下面作 简要概述 。 （ ） 力 法 。 即假定 结 构 为 刚 体 ， 地 震 中结 １静 在
大跨度斜拉桥静风稳定性及影响参数分析
文章编号:1671-2579(2010)03-0114-04大跨度斜拉桥静风稳定性及影响参数分析张辉1,韩艳2,田仲初2(1.南阳理工学院,河南南阳 473004; 2.长沙理工大学土木与建筑学院)摘 要:随着跨径不断增大,斜拉桥存在静风失稳的可能性增加。
笔者综合考虑了静风荷载和结构自身非线性因素的影响,引用大跨度桥梁非线性静风稳定性分析理论,采用增量双重迭代搜索法对某大跨度斜拉桥进行了非线性静风稳定性分析,根据其非线性全过程分析结果探明其静风失稳机理,并探讨了不同参数对其静风稳定性的影响。
关键词:大跨度斜拉桥;静风失稳;非线性;增量双重迭代搜索法;Ansys 软件收稿日期:2010-05-10基金项目:国家自然科学基金资助项目(编号:50908025)作者简介:张辉,男,硕士.1 前言随着斜拉桥跨径的不断增大,新的问题不断出现,风荷载作用下大跨径桥梁的静风稳定问题就是其一。
但目前大跨度斜拉桥的抗风研究主要集中在结构的抖振响应和气动稳定问题上,而对其静风失稳现象重视不够。
近年来,风洞试验研究结果表明:随着跨径的不断增大,斜拉桥存在静风失稳的可能性增加。
因此,有必要对各种形式的大跨度斜拉桥的静风稳定性问题进行全面的考察研究。
静风失稳是静风荷载与结构变形耦合作用的一种体现。
过去,对大跨度悬索桥空气静力失稳的计算方法都比较简单,仅限于验算横向静风引起的侧倾失稳以及纯升力作用下的扭转发散,且没有考虑结构与风荷载非线性因素的相互作用,用于实际结构的静风稳定分析时,难以获取准确的静风失稳临界点,也无法揭示结构失稳全过程以及空气静力行为的非线性特征。
为了能全面了解大跨度斜拉桥静风失稳的发生机理,考察各种不同参数对结构静风失稳的影响,从而准确预测结构发生静风失稳的临界风速,为今后进行斜拉桥抗静风设计及状态评估奠定良好的基础。
笔者在综合考虑结构几何非线性和静风荷载非线性的基础上采用大跨度桥梁静风稳定性计算方法对某大跨度斜拉桥静风稳定性进行了计算,根据计算结果分析该大桥静风失稳的机理。
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。
拱塔斜拉桥静风稳定性分析
横 向风载 （ 力） 阻 为
１
随着 桥梁 跨径 的 日益增 大 ， 桥梁 结构 对 风致 响应
Ｆ 一 去 。 ｈａ Ｄ ｈ Ｃ （）
厶 ’
（） １
变得 更 加 敏感 ， 在 静 风 失 稳 的 可 能 。空 气 静 力 失 存
稳 ｌ 是指结 构 在给定 风 速作 用下 ， １ ］ 主梁 发 生弯 曲 和扭 转， 一方 面改 变 了结 构 刚 度 ， 一方 面 改变 了风 荷 载 另 的大 小 ， 而反 过来 却 增 大 了 结构 的变 形 ， 终 导 致 结 最 构失 稳 的现象 。桥 梁跨 径 的不 断增 大 ， 必会 引发 出 势
一
竖 向风载 （ 力 ） 升 为
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扭转 力矩 （ 力矩 ） 升 为
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些 新 的 问题 ， 跨 径 桥 梁 的静 力 稳 定 问题 就 是 其 大 般 都低 于静 力 失稳 。但 是 ， 悬 索桥 的全 桥模 型风 在
结 合 的 方法 ， 合 考 虑 静 风 荷 载 与 结 构 非 线 性 影 响 ， 某 拱 塔 斜 拉 桥 进 行 ＿静 风 稳 定 性 全 过 程 分 析 。 综 对 『 关键 词 ： 塔 斜 拉 桥 ； 风 稳 定 性 ； 线 性 分 析 拱 静 非 中 图 分 类号 ： ４ ． ； ４ ． ７ Ｕ４ １ ３Ｕ４ ８ ２ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ ３５ ８ （０ ０ ０ —５ ３０ １ ７ —７ １ ２ １ ） ５０ ９ ３
青州闽江大桥方案的演变及抗风稳定性
青州闽江大桥方案的演变及抗风稳定性汇报人：2023-12-15•项目背景与意义•青州闽江大桥方案演变历程•抗风稳定性分析方法及原理目录•青州闽江大桥抗风稳定性实例分析•结论与展望01项目背景与意义位于中国东南沿海地区，连接青州与闽江两岸。
桥梁位置桥梁类型设计与施工悬索桥，主跨径达到千米级别。
采用先进的设计理念和施工技术，具有世界领先水平。
030201青州闽江大桥简介桥梁工程发展趋势大跨径、重载、高速随着交通需求的增长，桥梁工程逐渐向大跨径、重载、高速方向发展。
新材料、新工艺新型材料和新工艺的应用为桥梁工程提供了更多可能性。
智能化、绿色化智能化和绿色化成为桥梁工程发展的重要趋势。
抗风设计标准为确保桥梁的抗风稳定性，需要制定严格的抗风设计标准。
风洞试验与数值模拟通过风洞试验和数值模拟手段，深入研究桥梁的抗风性能，为桥梁设计提供科学依据。
风致振动影响风荷载是桥梁结构的主要荷载之一，可能引发桥梁的风致振动，影响桥梁的安全性和舒适性。
抗风稳定性研究的重要性02青州闽江大桥方案演变历程初步设计方案中，桥型采用悬索桥，主跨径达到800米以上，满足跨越闽江的需求。
桥型选择主塔采用钢筋混凝土结构，加劲梁采用钢箱梁，缆索系统由主缆和吊索组成。
结构形式主塔基础采用群桩基础，加劲梁支座采用球形钢支座，满足抗震和抗风要求。
基础设计初步设计方案为提高大桥的抗风稳定性，将悬索桥优化为斜拉桥，减小主跨径至600米左右。
桥型优化主塔采用钢-混凝土组合结构，加劲梁调整为钢桁梁，降低结构自重，提高抗震性能。
结构调整主塔基础优化为钻孔灌注桩基础，提高基础的承载力和抗震性能。
基础调整方案优化与调整结构确定主塔采用钢-混凝土组合结构，加劲梁采用钢桁梁，缆索系统由斜拉索和主缆组成。
桥型确定经过多轮优化与调整，最终确定采用斜拉桥方案，主跨径600米，满足使用要求和审美需求。
基础确定主塔基础采用钻孔灌注桩基础，加劲梁支座采用盆式橡胶支座，确保大桥的安全性和稳定性。
超大跨度斜拉桥空气动力稳定性研究
Bridge Engineering
超大跨度斜拉桥空气动力稳定性研究
孙 海 凌 ，吴 俊 钰
(义 乌 市 城 市 规 划 设 计 研 究 院 ，浙 江 义 乌 322000)
摘 要 ：空 气 动 力 稳 定 性 （颤 振 稳 定 性 )是 超 大 跨 度 斜 拉 桥 研 究 和 设 计 时 需 要 特 别 注 意 的 问 题 。对 主 跨 1 400 m 的 超 大 跨
1- S 1- AS 1- S 1-A S 1-S 1- AS
62.8 m/s〇
从以上数据可以看出：
1)
通过规范估算的颤振临界风速对采用有限元程
序 计 算 的 颤 振 临 界 风 速 进 行 验 证 ，可 以 确 定 通 过 有 限
元 程 序 计 算 得 到 的 颤 振 临 界 风 速 是 准 确 的 ，同时说明
析 ，所得的自振频率如表1 所示。
78.5 m/s;3。初始风攻角下 i/m d a t /w O /ZxO.Sxl 12.13=
表 1 斜拉桥的自振频率
振型 竖弯 侧弯 扭转
自 振 频 率 /H z
0.182 2 0.211 7 0.057 1 0.166 6 0.416 9 0.549 1
振型形状
表2
初始风攻角/(°) 0 +3 -3
颤振临界风速 颤 振 临 界 风 速 /(m/s)
111.8(117.9) 97.3 120.9
2 . 2 超大跨度斜拉桥颤振稳定性的设计参数影响分析
根据《公路桥梁抗风设计规范》对颤振临界风速进
采 用 MIDAS/Civil对斜拉桥进行结构动力特性分 行估 算 ，得 到 0°初始风攻角下义=%仏=〇.7乂丨12.13 =
《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。
荷麻溪单索面部分斜拉桥抗风稳定性设计
其 中 ， 为风 速脉 动修 正系数 ， １２ ； ｒ 取 ．８
部分 ， 主桥跨径采用 （２ ＋２ ０＋１ ５ ｍ， １５ ３ ２ ） 双塔单索面部分斜 拉桥 ， 江 门侧引桥及主桥桥 面等宽 ２ ． 跨 中梁 高 ３ ０ｍ， ８ ３ｍ， ． 支点 梁高 构 ， 、 、 固结 ； 塔 梁 墩 斜拉索采用 单索 面双排 索 ， 布置在中央分隔带
・
３４ ・ １
第３ ４卷 第 ３ １期 ２０ ０８年 １ １月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ ． ４Ｎｏ． １ １３ ３ Ｎｏ ２ ０ ｖ． ０８
文章 编 号 ：０ ９６２ （０ ８ ３ —３ ４０ １０ ８ ５２ ０ ｊ １０ １ ．２
Ｊ＝ ［ ］ （ ＸＢ） ， ／Ａ （） ２
其中， ［ ］ 为颤振检验风速 ， ｓｆ 为扭转基频 ， ｚＢ 为桥 ｍ／ ；ｔ Ｈ； 桥采用悬臂法施Ｓ ｌ ＥＥ 。由于本桥位于珠江三 角洲 出海 Ｉ ， 临南 面全 宽 ， ｌ ７面 １ ｍ。 海， 经常受到台风的袭 击 ， 因此有 必要对 该桥 最大 悬臂施 工状 态 根 据不同的 Ｉ 取值范 围 ， ， 采用不 同的颤振稳定性 检验 方法。 和成桥后 的抗 风稳定性进行研 究 ， 确保设计 的合理性 。 在当 Ｊ＜２ ５时 ， ， ． 颤振临界风 速计算 为 ：
６ ３ ／。 ０． ０ ｍ ｓ
１７ ｓ最 Ｖ ］ ＝ ．４ ｌ 桥梁全长 １８０ｍ， ６ 珠海侧 引桥 桥面 由 ２ ６ｍ逐 渐变宽 至 ２ ． ７ ．８ｍ／； 大悬 臂状 态颤振检验风速 ［ ２ ０ ８ Ｘ［ ］＝ ８ ３ｍ，
６ ５ｍ， ． 梁底按圆 曲线变化 ， 双向 ４车道 ； 主墩 采用 实体薄 壁墩结 ３ 主 梁 临界颤 振设 计风 速 颤振稳 定性 指数 Ｊ 计算【］ ， ２：
桥梁结构的抗风性能研究
桥梁结构的抗风性能研究桥梁是连接两个地块或跨越天然和人造障碍物的重要交通设施，而桥梁的稳定性在面对强风时尤为重要。
因此，研究桥梁结构的抗风性能对于确保桥梁的安全运行具有重要意义。
本文将探讨桥梁结构的抗风性能的研究进展和相关方法。
1. 引言桥梁结构在施工和运行过程中都会面临各种自然力的挑战，其中风力是最常见和重要的一种。
强风对桥梁的冲击力可能会导致结构的破坏，甚至引发事故。
因此，研究桥梁结构的抗风性能具有重要意义。
2. 抗风性能评估方法通过有效的抗风性能评估方法，可以了解桥梁结构在不同风速和风向情况下的表现，从而优化设计和提高结构的抗风能力。
常用的抗风性能评估方法包括风洞试验、数值模拟和实测等。
2.1 风洞试验风洞试验是通过模拟真实的风场环境来评估桥梁结构的抗风性能。
在风洞中，可以对不同尺度的模型进行试验，观察结构的响应和变形情况，以此评估桥梁在不同风速和风向下的表现。
2.2 数值模拟数值模拟是利用计算力学的方法，通过建立数学模型和进行数值计算来评估桥梁结构的抗风性能。
常用的数值模拟方法包括有限元方法、计算流体力学等。
数值模拟可以更加精确地分析桥梁结构在复杂风场下的响应和变形情况。
2.3 实测方法实测方法是通过对已建成的桥梁进行监测和实测，获取结构在实际风场环境下的响应和变形数据，从而评估抗风性能。
常用的实测方法包括加装风速测点、振动传感器等。
3. 影响抗风性能的因素桥梁结构的抗风性能受到多个因素的影响，包括结构形式、桥梁位置、风向、风速等。
3.1 结构形式不同的桥梁结构形式在抗风性能上可能存在差异。
例如，斜拉桥由于具有较大的桥面刚度和侧向刚度，相对于悬索桥和梁桥来说，其抗风能力较强。
3.2 桥梁位置桥梁位置的地理环境也会影响其抗风性能。
例如，在海岸线上的桥梁常常会受到强风和海浪的冲击，对结构的抗风能力提出更高要求。
3.3 风向和风速风向和风速是影响桥梁结构抗风性能的主要因素之一。
风向的改变会导致风荷载的方向也发生变化，而风速的增加会增加风荷载的大小。
大跨度斜拉桥抗风稳定性初探
大跨度斜拉桥抗风稳定性初探1案例调查与分析1940年11月7日，美国华盛顿州塔科马桥因风振致毁。
这一严重桥梁事故促使人们开始对悬索桥结构的空气动力稳定问题进行研究。
风对桥梁的动力作用十分复杂。
为了便于分析，我们把振动分为两类：一类是在平均风作用下产生的自激振动；一类是在脉动风作用下产生的强迫振动。
自激振动是指振动的桥梁不断从流动的风中吸取能量，从而加剧桥梁的振动，甚至导致破坏。
从力学角度看，风引起了桥梁的振动，而振动的桥梁与附加的气动力之间又形成了闭合关系。
当风速超过某一数值时，便产生发散现象，桥梁变形将无限增大，产生失稳。
这种振动状态的发散现象就称作颤振（或动力失稳）[1]。
颤振是一种自激振动，是将风的动能转换为桥梁的振动能，而使桥梁的振幅增大。
颤振有多种形式，塔科马桥的颤振称之为扭转颤振。
2 研究历程1940年塔科马桥的风振致毁开辟了土木工程界考虑空气动力问题的新纪元。
40多年来，在结构工程师和空气动力学家的共同努力下，基本上弄清了各种风致振动的机理，并在结构工程这一领域逐渐形成了一门新兴的边缘分支学科—结构风工程学[2]。
自然风可以分解为平均风与脉动风之和，而桥梁结构也可分成结构静止不动与结构本身存在微振动两种情况。
将上述两种情况加以组合，可将风与桥梁的相互作用分类如下：2.1二维经典耦合颤振分析法2.1.1Theodorson平板空气力公式[4]Theodorson在1935年首先从理论上研究了薄平板的气动作用力，用势能理论推导出了作用于振动薄平板上的非定常空气动作用力的解析表达式。
1938年Von Karman也得到了相同的结论。
在均匀流场中，当二维理想平板平行于来流并作微小振动时，其受到的非定常气动自激升力和自激扭矩可表示为：（1）（2）式中，L，M为Thoedorosn平板气动自激升力和自激扭矩；v为空气来流流速；ρ为空气密度；b为半桥宽；h，α分别为断面竖向位移和扭转角：k=ωb/v为无量纲折减频率。
《公路桥梁抗风设计规范》概要
《公路桥梁抗风设计规范》概要及大跨桥梁的抗风对策项海帆陈艾荣摘要：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。
小议大跨度桥梁的抗风措施
小议大跨度桥梁的抗风措施摘要：现代桥梁结构向着跨度更大、更柔、更纤细的方向发展，并且由于风是一种随机不确定性的荷载，所以这必然导致对风的敏感性增加，因此有必要对其抗风性能进行研究。
基于此，本文首先分析了大跨度桥梁采取抗风措施的必要性及风对大跨度桥梁产生的影响，并针对一般大跨度桥梁及超大跨度跨海大桥的抗风减振措施分别进行了探讨。
关键词：大跨度；桥梁；抗风措施1.大跨度桥梁采取抗风措施的必要性随着经济技术的不断发展，大跨度桥梁在我们的生活中层出不穷，且多处于公路交通运输的枢纽和咽喉地段，为道路生命线工程的重要组成部分。
对于桥梁工程来说，风荷载主要作用在桥梁的主梁上，包含桥塔、缆索构造也都是承载风荷载的构件。
风的作用会引发振荡，即是风致振荡。
风的作用还会对桥梁结构的稳定性造成影响，特别是对大跨度桥而言，风的动力作用更为突出，例如贵州的特大型桥梁——坝陵河大桥，由于其地处峡谷，两岸地势陡峭，地形变化急剧，河谷深达400-600m，如下图1所示。
因此，必须要在大跨度桥梁建设中采取抗风措施，以确保建成运营后的抗风稳定性、安全性和适用性。
图1 坝陵河大桥2.风对大跨度桥梁产生的影响2.1风静力对桥梁结构的影响当结构刚度较大因而几乎不振动，或结构虽有轻微振动但不显著影响气流经过桥梁的绕流形态，因而不影响气流对桥梁的作用力，此时风对桥梁的作用可以近似看作为一种静力荷载。
桥梁在静力荷载作用下有可能发生强度、刚度和稳定性的问题。
如主要考虑桥梁在侧向风荷载作用下的应力和变形，另外对于升力较大的情况，也需要考虑竖向升力对结构的作用。
对于柔性较大的特大跨度桥梁，则还需要考虑侧向风荷载作用下主梁整体的横向屈曲，其发生机制类似于桥梁的侧向整体失稳问题以及在静力扭转力矩作用下主梁扭转引起的附加转角所产生的气动力矩增量超过结构抗力矩时出现的扭转失稳现象。
2.2风动力对桥梁结构的影响大跨度桥梁，尤其是对风较为敏感的大跨度悬索桥和斜拉桥，除了需要考虑静风荷载的作用之外，更主要的是考虑风对结构的动力作用。
大跨度桥梁抗风措施研究
大跨度桥梁抗风措施研究吴志勤;何超【摘要】桥梁风害是人们非常关心的问题之一.桥梁应具有抵抗风作用的能力,风对桥梁的作用不单纯是平均风的静力作用,特别是大跨度桥梁,其柔性较大,设计时必须考虑颤振、抖振、弛振等空气动力问题.分析总结了以往的桥梁风毁事故,研究了风对桥梁结构的作用及其对策,有关经验可供相关专业人员参考.【期刊名称】《城市道桥与防洪》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】5页(P65-69)【关键词】大跨度桥梁;颤振;抖振;弛振【作者】吴志勤;何超【作者单位】南京先行交通工程设计有限责任公司,江苏南京210016;中交第二公路勘察设计研究院有限公司,湖北武汉430056【正文语种】中文【中图分类】U448.141879年12月，英国的Tay桥遭受暴风雨袭击，85跨铸铁桁架中的13跨连同正行驶于其上的一列火车一起坠入河中。
1940年秋，在19 m/s的8级大风作用下，美国华盛顿建成仅4个月的塔科马峡谷悬索桥发生强烈的扭转振动。
桥面的扭转振动不断增大，发展到±45°的扭角时，吊索被逐根拉断，桥面折断坠落入峡谷中。
塔科马大桥的风毁引起了国际桥梁工程界和空气动力界的极大关切，并开展了大量的理论探索和风洞实验研究。
事故发生后的调查表明，自19世纪初以来已有10座桥梁遭到了风毁，桥梁风害也由此被纳入到桥梁设计内容中来。
一直到20世纪50年代，通过吸取教训，改进主梁断面形状后，大跨度桥梁又得到蓬勃发展，美国、日本和丹麦等国先后建成了主跨在1 km以上的大跨度悬索桥，其中日本1998年建成的明石海峡桥主跨达1 990.8m。
随着大跨度桥梁建设的日益兴起，桥梁抗风方面的研究也逐渐成为大跨度桥梁设计方面所关注的焦点。
有记录的桥梁风毁事故发生于1818年，在狂风作用下，苏格兰的Dryburgh Abbey桥遭到毁坏。
直到1940年，世界范围内先后有12座桥因风的作用而遭到不同程度的破坏，见表1。
夔门大桥施工阶段稳定性研究
Ｓ ａ ｉ ｔ ｔ ｄ ｆＫｕ ｍ ｅ ｉ ｇ ｎ Ｃｏ ｓｒ ｃｉｎ Ｓ ａ ｅ ｔ ｂ ｌ ｙ Ｓ ｕ ｙ ｏ ｉ ｎ Ｂｒｄ ｅ ｉ ｎ ｔｕ ｔ ｔ ｇ ｉ ｏ
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（ ．ｃｏｌ ｆ ｉｌ ｎｉｅｒ ｇ＆ Ａ ｃｉ ｃｕｅ ｈｎｑｎ ａｔｎ ｎｖｒｉ ， ｈｎｑｎ ００ ４ Ｃ ｉａ １ Ｓｈｏ ｏ ｖ ｇ ｅ ｎ Ｃ ｉＥ ｎ ｉ ｒｈｔ ｔｒ，Ｃ ｏ ｇｉｇ ｉ ｏｇＵ ｉｅ ｔ Ｃ ｏｇｉｇ ０ ７ ， ｈｎ ； ｅ Ｊｏ ｓｙ ４
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第２ ６卷 第 ２期
２０ ０ ７年 ４月
重
庆
交 通
学
院
学 报
Ｖ １ ６ ｏ２ ｏ． Ｎ ． ２
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ＱＮ Ａ ＴＮ ＮＶ ＲＩ ＩＧＪ Ｏ Ｏ ＧＵ ＩＥＳ Ｙ Ｉ Ｔ
Ａｒ， ０ ｐ． ０７ ２
夔 门大 桥 施 工 阶段 稳 定 性 研 究
肖光宏 张秋 陵 ，
（． １重庆交通 大学 土 木建筑学 院 ， 重庆 ４０ ７ ２ 重庆交通大学 河海学 院， ０ ０４；． 重庆 ４０ ７ ） ０ ０ ４
摘要 ： 以夔门大桥为实例建立计算模型 ， 助于大型有 限元分析软件 Ｍ Ｃ Ｎｓａ 对 该桥进行 了线性 和非线性 稳定 借 Ｓ／ ａｒ ｔｎ
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大跨径斜拉桥抗风稳定性研究
摘要：伴随着我国桥梁跨径的不断延展伸长，对于柔性较大的斜拉桥来讲，
在设计时需要考虑风致效应产生的空气动力问题，对应问题需要多方面因素出发
提出风振控制手段措施，以保证大跨径斜拉桥具有足够的抗风稳定性。
关键词：大跨径桥梁；风致效应；气动措施
中图分类号：TU 13 文献标志码：A 文章编号：
1940年塔科马海峡大桥发生严重风毁事件，引发了国际桥梁工程界及空气动
力界的极大关注，这也标志着自此为桥梁风工程研究的起点，使得在桥梁设计之
中开始考虑桥梁风致效应的严重性。
由此可见风致效应对大跨径桥梁有着极其重
要的作用，桥梁在抗风方面的研究也有着举足轻重的意义。
明确大跨径斜拉桥在抗风设计中的设计要点；找到大跨径斜拉桥不同设计参
数对结构气动稳定性的影响；根据风致振动的机理，能够采用相应的结构措施、
气动措施、机械措施来提高桥梁的抗风性能[1]，具有重要工程价值及研究意义。
1 桥梁风致灾害实例
2020年5月5日下午15时左右，连接珠江两岸的广东虎门大桥发生了异常
的抖动现象，悬索桥桥面晃动不但感知明显，影响了行车的舒适性及交通安全性，且其振幅在监控中显示为波浪形，幅值过大。
这件事情引发了不单有我国桥梁工
程专业的广泛关注，在社会中也激发了广大人民群众的激烈讨论及反响。
此次虎
门大桥的异常晃动并没有发生一定的损失，相关部门也立即采取措施，对虎门大
桥进行双向封闭管制，对虎门大桥也进行了紧急的全面检查检测，交通运输部也
组建了专家工作组到现场进行研究指导。
随着我国大跨径桥梁的发展建设，桥梁风害也时有发生，例如广州九江公路
斜拉桥在施工过程中吊机被8级大风吹倒进而砸坏主梁；江西长江公路铁路两用
桥吊杆发生涡激共振；上海杨浦大桥斜拉索的风雨振引起的拉索索套严重毁坏等
[3]。
灾害的发生时刻警醒着人们，大跨径斜拉桥的设计中有关抗风设计日益成为
焦点；桥梁风害的问题的重要性，促使着人们对桥梁风致效应的研究不断深入。
2 桥梁结构的风致效应
桥梁结构的风致效应十分复杂，它受结构的形状、刚度、风的自然特性以及
二者相互作用的影响。
风荷载一般根据作用周期长短而将其划分为平均风和脉动
风两种类型。
一般来讲，桥梁整体结构的刚度越大，结构相对保持静止，此时空
气力的作用相当于静力作用，对应桥梁结构的响应只考虑横向屈曲和扭转发散；
当桥梁整体结构刚度较小时，结构自身振动易被激发，此时空气力的作用不单产
生静力作用，还会产生一定的动力作用，对应桥梁结构的响应需要多加考虑颤振、涡振、驰振及抖振[4]。
将上述两种情况相结合，桥梁结构的风致效应见下表。
表1桥梁结构的风致效应类别
静力作用静力失稳
横向屈曲
扭转发散
动力作用自激振动涡激共振抖振
颤振
耦合振动
强迫振动
驰振
斜拉桥本身是一种柔性结构体系，斜拉索受力明确为受拉，但由于从索塔两边至主梁跨中延展，斜拉索的倾斜角度愈小且拉索长度愈大，使得拉索的垂度效应非常明显，导致结构的非线性更加显著；与此同时，拉索对主梁形成多点弹性支撑，主梁明显受弯为主，也具有一定的承压特性。
3 斜拉桥结构风振控制措施
桥梁的抗风设计一般包括静力抗风设计和动力抗风设计两种，在考虑结构的静力失稳并针对其采用的静力抗风设计方面的研究设计比较成熟，对于大跨径斜拉桥这种柔性桥梁结构，动力抗风设计无疑成为更为重要的方面。
3.1 主梁
主梁的风振效应主要有颤振及抖振，颤振的破坏性之强及频率之多使得颤振问题是桥梁设计计算时考虑的重点。
采用有限元软件对拟定的斜拉桥孔子和变量分别对主梁高度及主梁宽度进行数值分析，我们可以得到如下结论：随着梁高的等值增加，主梁的竖弯自振频率和扭转自振频率都将有小幅度的增加；随着梁宽的等值增加，主梁自重增加非常明显，竖弯频率将有小幅度的增加，而扭转自振频率与之无关。
风振控制措施：
（1）安装风嘴和优化风嘴形状。
这是提高桥梁颤振稳定性的常用措施，风嘴一般可以采用倒三角形式或弧线形式，采用风嘴的目的是为了防止主梁在主梁腹板拐点处空气动力发生流动分离而形成的大型漩涡。
（2）梁中设置中央开槽。
这种措施可以增加主梁结构的透风面积，显著的
降低加劲梁顶面和底面二者的风压差，改善加劲梁部分的绕流特性，通过提高结
构颤振临界风速控制颤振发生频率。
3.2 桥塔
桥塔在斜拉桥结构中起主要受压作用，桥塔的风致效应主要有抖振、驰振及
涡激共振。
主要考虑桥塔的横桥向结构型式及桥塔高跨比对结构动力特性的影响，相同风速之下，倒Y型桥塔的竖向位移及扭转静力抗风都要比A型桥塔小，二者
在横向静力抗风方面基本相同；在同型式桥塔及同等风速作用下，桥塔的高跨比
越大，斜拉桥的空气静力稳定性越好。
风振控制措施：
（1）使用材料及桥塔型式选取。
混凝土阻尼比远大于钢材阻尼比，主要承
压得桥塔采用混凝土材料使得其风致效应较低。
双柱型桥塔自身基频较低，从中
对比选择倒Y型桥塔改善抖振影响。
（2）阻尼器设置。
将阻尼器合理安置在桥塔振型最大位移处，有效对桥塔
振动进行能量耗散，可以直接有效达到减振目的。
3.3 拉索
斜拉索的抗风设计可以分成两个方面：顺桥向研究风向平行与拉索索面和横
桥向研究风向垂直于拉索索面。
二者都以建成的苏通大桥为例，在横桥向风阻系
数方面，拉索表面采用螺旋线的气动措施的拉索结构可以有效控制拉索阻力系数；在顺桥向风阻系数方面，阻力系数单调随拉索倾角的增大而增大，并且拉索表面
设置一定气动措施的拉索结构也能够控制拉索阻力系数。
风振控制措施：
（1）拉索两端安装阻尼器。
通过模态阻尼直接耗散斜拉索振动能量，实现
拉索减振的效果，需要注意的是阻尼器的位置不能太接近拉索两端，否则会大大
减小阻尼比，使得减振效果大打折扣。
（2）降低拉索表面平整性。
常见的气动措施如对拉索表面压痕凹坑、螺旋线、纵向肋等可以有效控制其风阻系数，从而抑制涡激共振。
4 结语
本文从风致效应对大跨径桥梁的灾害性及具体作用出发，结合大跨径斜拉桥结构本身的主要设计参数对结构气动稳定性的影响分析，以此为基础研究对应结构构件的风振控制措施的原因及目的。
随着我国各个风洞实验室的不断增建；硬件设施不断完善；实验数据不断完备；各类风致效应计算分析算法和软件的不断提出，这些改善都能够为全新的研究成果打下基础，指引方向，保障我国桥梁设计理论依据权威，运营阶段安全耐久。
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