第十二讲 桥梁风荷载定义
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。
高速公路桥梁风荷载的风洞试验研究
高速公路桥梁风荷载的风洞试验研究近年来，随着交通运输事业的快速发展，越来越多的高速公路得到了建设，而随之而来的就是桥梁建设的增多。
桥梁是高速公路的重要组成部分，对于保障道路安全和车辆行驶很关键。
在桥梁设计中，风荷载是一个很重要的考虑因素，其是否合理直接影响着桥梁在风力作用下的稳定性和安全性。
因此，高速公路桥梁风荷载的风洞试验研究备受关注。
一、风荷载的概念风荷载是指由于大气风力而在建筑物或结构上出现的作用力。
在高速公路桥梁中，风荷载是指高速公路上行驶的车辆在结构上产生的气动力，其与风速、横截面形状、路面几何等因素有关。
风荷载对桥梁的影响是巨大的，当风速达到一定级别时，会对桥梁产生很大的振动和摇晃，严重时甚至会导致桥梁垮塌，造成巨大的人员伤亡和财产损失。
因此，在设计桥梁时要考虑到风荷载的影响。
二、高速公路桥梁风荷载的风洞试验研究为了研究高速公路桥梁风荷载的作用及其对桥梁的影响，需要进行一系列的风洞试验研究。
风洞试验是通过在风洞中模拟实际风场环境来研究建筑物及其他结构的气动性能的方法，可以在数学模型设计基础上更加真实地反映实际环境下的风荷载。
风洞试验中，一般是按照实际建设的工程模型，将其放在风洞中，模拟实际的风场环境，通过测量模型在风场环境下的应力差异，进而确定模型的气动性能，分析模型在风场作用下的稳定性和抗风能力。
三、高速公路桥梁风荷载的分析方法在研究高速公路桥梁风荷载的风洞试验中，需要使用一些分析方法，以便对试验结果进行分析和处理，为工程设计提供依据。
1.风洞模型缩尺比例分析在进行高速公路桥梁风荷载的风洞试验时，为了在试验中保证符合实际建设中的情况，需要将实际桥梁结构缩小一定的比例进行试验分析。
此时就需要使用风洞模型缩尺比例分析技术来确定缩放比例，使缩放后的模型在风场环境下具有等效表现。
2.惯性力与气动力计算方法风荷载在桥梁结构中的分布情况与桥梁结构的横截面形态和路面几何形态有关。
因此，在风洞试验中，需要借助一些惯性力和气动力计算方法，计算模型在风场中的力学响应。
桥梁工程的风荷载分析
桥梁工程的风荷载分析桥梁作为连接两个地理位置的重要交通设施，在其设计和施工过程中需要考虑各种外部荷载对其结构的影响。
其中，风荷载作为一种重要的外部力量，对桥梁的稳定性和安全性有着直接的影响。
本文将对桥梁工程中的风荷载分析进行探讨，以期提供对桥梁设计师和工程师在风荷载分析方面的有益指导。
1. 风荷载的定义和分类风荷载是指风对于目标物体所施加的力量。
根据风荷载的作用方式和方向，可以将其分为静风荷载和动风荷载两种类型。
静风荷载与风的静态压力有关，包括垂直于风向的风压和平行于风向的风力矩。
动风荷载则与风的动态特性有关，包括风震与风向的振荡引起的力量。
2. 风荷载的计算方法风荷载的计算方法通常采用风洞试验和数值模拟相结合的方式。
风洞试验能够模拟真实环境中的风场，通过测量模型上的压力分布和力矩，得出风荷载的大小和作用点位置。
数值模拟则是通过建立桥梁和周围环境的数学模型，采用计算流体动力学方法进行计算，得出风压和风力矩的数值结果。
3. 风荷载分析的影响因素风荷载分析涉及到多个影响因素，包括桥梁的几何形状、标准风速、地理位置以及气象条件等。
桥梁的几何形状包括桥梁横截面、桥塔和桥墩的形状等。
标准风速则是指在特定地理位置和气象条件下，经过统计分析得到的一段时间内的平均风速。
地理位置和气象条件可以通过相关气象数据获得，包括平均风速、风向、风场流线等。
4. 风荷载对桥梁工程的影响风荷载对桥梁工程具有重要的影响。
首先，风荷载会对桥梁结构产生力学影响，增加桥梁结构的应力和变形。
其次，风荷载还可能引起桥梁的振动和共振现象，从而影响桥梁的稳定性和舒适性。
最后，风荷载还可能导致桥梁结构的疲劳和损伤，对桥梁的安全性构成威胁。
5. 风荷载分析的应用风荷载分析在桥梁工程中有广泛的应用。
首先，它可以用于桥梁结构的设计和优化，确保桥梁在受到风荷载时具有足够的稳定性和安全性。
其次，风荷载分析还可以用于桥梁的施工过程中，对桥梁的临时支撑和拆除等情况进行评估和控制。
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。
桥梁设计中的风荷载计算与结构优化
桥梁设计中的风荷载计算与结构优化在桥梁设计中，风荷载计算是非常重要的一项工作。
风荷载是指风
对桥梁结构施加的作用力，在设计中需要准确计算并考虑在内，以确
保桥梁结构的安全性和稳定性。
同时，在风荷载计算的基础上，结构
优化也是必不可少的环节，通过结构优化可以进一步提高桥梁结构的
性能和经济性。
一、风荷载计算
在桥梁设计中，计算风荷载的过程需要考虑多种因素，如桥梁横截
面形状、桥面宽度、车流密度等。
其中，最常用的计算方法是按照规
范规定的风载系数进行计算，以确定桥梁结构在不同工况下的受风情况。
在实际工程中，风荷载的计算往往采用静力分析的方法，通过考虑
风作用下桥梁结构的受力情况，计算出各个构件的风荷载大小，并根
据不同风速等级，确定相应的风荷载系数。
通过这样的计算，可以保
证桥梁结构在受到风力作用时不会发生失稳或破坏。
二、结构优化
在确定了桥梁结构的风荷载之后，结构优化就成为了重要的一环。
结构优化的目的在于通过调整结构参数或选用合适的材料，使得桥梁
结构在风荷载作用下具有更好的承载性能和更高的安全系数。
结构优化的方法有很多种，可以通过减小结构自重、增加截面尺寸、优化梁柱连接形式等方式来提高结构的抗风性能。
此外，还可以通过
采用新型材料或新技术，如预应力混凝土、钢筋混凝土等，来提高桥梁结构的整体性能。
通过风荷载计算和结构优化，可以有效提高桥梁结构的抗风性能和经济性，在确保桥梁结构安全的前提下，更好地满足设计要求。
风荷载计算和结构优化是桥梁设计中的重要环节，需要工程师们充分重视并采用合适的方法，来确保桥梁结构的设计质量和施工安全。
桥梁设计中的风荷载分析
桥梁设计中的风荷载分析桥梁作为交通运输工程中必不可少的一部分，承载着重要的交通功能和社会使命。
但是，在桥梁设计中，不可忽视的一个因素就是风荷载的影响。
风荷载是指风对桥梁构件产生的作用力，它是桥梁结构设计中的一个重要考虑因素。
风荷载分析是桥梁设计中的必要环节，它旨在确定桥梁在强风环境下的结构安全性。
为了保证桥梁的稳定性和耐久性，工程师需要精确的风荷载数据进行分析。
在风荷载分析中，首先要考虑的因素是风的力量。
风是一种气体，具有流动性和动力学特性。
因此，在风荷载分析中，我们需要考虑风的速度、密度、方向和变化。
同时，风荷载的分析也要考虑到桥梁的结构形式和几何特性。
不同类型的桥梁结构，如悬索桥、梁桥和拱桥等，其受到风荷载的影响程度和方式都不尽相同。
风荷载的分析可以通过多种方法来进行，其中一种常用的方法是数值模拟。
通过建立数学模型和计算方法，可以对风的流动和作用力进行定量分析。
这种方法可以较为准确地预测桥梁受到的风荷载，并为工程师提供设计依据。
除了数值模拟方法，实地观测也是风荷载分析中的重要手段之一。
通过在现场设置测风塔，并利用敏感器和数据采集设备收集风的相关数据，可以获得现实环境下的风荷载信息。
这种方法能够直接观测到风荷载的实际作用情况，有助于验证数值模拟的准确性。
知晓桥梁所受的风荷载后，工程师需要将其作用于桥梁结构中的不同部位进行分析。
对于各种类型的桥梁结构，需要分别考虑风的作用对主梁、支座、墩柱和拱圈等构件的影响。
同时，不同构件的形状、材质和受力方式也会对风荷载的传递和响应产生影响。
在风荷载分析中，安全性是最基本的考虑因素。
在确定风荷载时，工程师需要根据国家规范和标准，确保桥梁结构能够在风荷载作用下保持稳定和安全。
同时，工程师还需要考虑到桥梁的寿命和可持续性。
在风荷载分析中，除了满足强度要求外，还需要对桥梁结构的耐久性和周期性维护保养进行综合考虑。
在实际工程中，风荷载分析扮演着不可忽视的角色。
合理的风荷载分析能够为桥梁结构的设计、施工和运营提供科学依据。
桥梁设计荷载等级划分
桥梁设计荷载等级划分1. 引言嘿，大家好！今天我们聊聊桥梁设计的那些事儿。
桥梁，作为连接两岸的“纽带”，在我们的生活中可谓是不可或缺。
想想看，你走在桥上，车从桥下飞驰而过，那感觉就像是在走在时代的前沿。
可是，桥梁可不是随便建建就能用的哦！它们的设计可得考虑到各种各样的荷载等级。
接下来，我们就来一探究竟，看看这些荷载等级到底是个啥意思。
1.1 荷载的定义首先，啥是荷载呢？简单来说，荷载就是桥梁上面承受的重量。
它可以是车流、行人，甚至是自然灾害带来的压力。
就像一个小朋友在秋千上荡啊荡，秋千也得承受得住他的体重对吧？所以，桥梁设计时，得把这些“体重”都考虑进去，不然可就出大事儿了！1.2 荷载等级的必要性那荷载等级为什么这么重要呢？别忘了，桥梁可不是一般的建筑，它们得承受来自不同方向的压力。
我们常说“万一出事，后果不堪设想”。
所以，合理划分荷载等级，可以确保桥梁在各种情况下都能安然无恙。
这就好比咱们上楼梯，有些楼梯是给小朋友的，有些是给大人用的，设计得当，才能让大家安全上下。
2. 荷载等级的分类接下来，我们聊聊荷载等级的分类。
桥梁的荷载等级一般分为几个档次，每个档次都对应着不同的使用场景和需求。
2.1 公路荷载首先，公路荷载等级是我们最常见的。
想象一下，每天都有无数辆车从桥上开过，如果不考虑这些车辆的重量，桥可就会“吃不消”了。
公路荷载又分为不同的等级，比如轻型荷载、重型荷载等。
轻型荷载就像是小轿车，而重型荷载就像是大货车、公交车，重得让人心疼。
设计时，要根据交通流量和车流情况来选定合适的荷载等级。
2.2 铁路荷载然后是铁路荷载。
这就更复杂了！想想看，火车那种“庞然大物”一过，简直像是过山车一样，让人肾上腺素飙升。
铁路桥的荷载等级可不能马虎，得考虑到列车的速度、重量，以及通过频率。
这就要求设计师得像侦探一样，仔细推敲各种数据，确保每一条铁路都能安全运行。
3. 荷载等级的影响因素说到这儿，大家可能会问：这些荷载等级是怎么划分的呢？其实，这里面有很多因素需要考虑。
风荷载对桥梁设计的影响及应对措施
风荷载对桥梁设计的影响及应对措施引言桥梁作为重要的交通基础设施之一，在面临自然灾害风力时可能面临结构破坏的风险。
风荷载是桥梁设计中必须考虑的重要因素之一。
本文将探讨风荷载对桥梁设计的影响，并提出相应的应对措施。
1. 风荷载的概述风荷载是指风对桥梁结构产生的压力和力矩。
在桥梁设计中，常常采用风荷载作为基本荷载之一，来考虑桥梁在风力作用下的安全性。
风荷载的大小与风速、桥梁形状和风向角等因素密切相关。
2. 风荷载对桥梁结构的影响风荷载对桥梁结构的影响主要表现在以下几个方面：2.1 抗风稳定性风荷载可能会导致桥梁结构的抗风稳定性下降，使得桥梁发生变形、位移和甚至破坏。
特别是在高速公路、高铁等高速交通桥梁中，对抗风能力的要求更为严格。
2.2 桥梁振动风荷载会引起桥梁结构的振动，特别是当风速较大时。
振动可能会导致桥梁结构的疲劳破坏，甚至产生共振效应。
2.3 跨径设计桥梁的跨径设计也受到风荷载的影响。
风荷载对短跨径和长跨径桥梁的影响不同，需要在设计中进行合理的考虑和调整。
3. 应对措施为了保证桥梁在风荷载下的安全性和稳定性，需要采取一系列的应对措施。
以下是一些常用的应对措施：3.1 结构形式选择桥梁的结构形式对抗风能力有着重要影响。
例如，在高风地区，可以采用刚性桥梁来提高抗风稳定性。
3.2 风洞试验风洞试验是桥梁设计中常用的手段之一。
通过模拟实际的风场条件，可以对桥梁在风荷载下的受力情况进行准确的预测和评估，从而指导桥梁的设计。
3.3 抗风设计参数的确定在桥梁设计中，需要根据实际情况确定相应的抗风设计参数，如风速、风向、设计风荷载等。
这些参数应根据地理位置、气象条件和桥梁特性等因素进行科学合理的确定。
3.4 结构加固当桥梁结构的抗风能力不足时，可以通过加固措施来提高桥梁的抗风稳定性。
例如，在桥梁主梁上增加纵、横向加固构件，改善桥梁的整体受力性能。
3.5 风荷载监测在桥梁投入使用后，应进行定期监测桥梁结构在风荷载作用下的受力情况。
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。
《桥梁的设计荷载》课件
环境因素对荷载的影响
气候变化
气候变化对桥梁设计荷载产生影 响，需考虑极端天气事件的影响
。
地震作用
地震对桥梁设计荷载的影响不可忽 视，应加强抗震设计。
水文条件
水流对桥梁的冲击和浮力作用需考 虑，以确保桥梁的安全稳定。
提高桥梁耐久性的方法
优质材料
定期维护
选用优质材料，提高桥梁结构的耐久 性和承载能力。
材料质量控制
对进场的原材料进行质量检查和控制，确保原材料的质量符合设计要求，从而保证桥梁 的整体质量。
06
未来发展趋势和挑战
新技术的应用
数字化技术
利用数字化技术进行桥梁 设计和分析，提高设计精 度和效率。
智能化技术
应用智能化技术进行桥梁 监测和维护，提高桥梁安 全性和耐久性。
绿色技术
推广绿色技术，降低桥梁 建设对环境的影响。
影响
动态荷载对桥梁结构的动力响应和稳定性有 重要影响，可能导致结构疲劳和破坏。
荷载类型
01
02
03
04
垂直荷载
垂直作用在桥梁结构上的重力 、车辆重量等。
横向荷载
风、侧向冲击力等横向作用力 。
纵向荷载
车辆加速和制动产生的纵向力 。
特殊荷载
地震、洪水、冰凌等自然灾害 产生的荷载。
03
桥梁设计荷载的确定方法
感谢各位观看
设计方案的确定与优化
确定设计荷载
根据桥梁的使用功能和跨度等因素， 确定设计荷载，包括恒载、活载、风 载、地震荷载等。
优化设计方案
通过对不同设计方案的比选和优化， 选择最经济、合理的设计方案，同时 确保桥梁的安全性和耐久性。
施工过程中的质量控制
施工监控
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。
-桥梁设计荷载
汽车荷载(hèzài)制动力
（六）汽车荷载制动力和牵引力
制动力：车辆减速或制动时为克服车辆的惯性力而在路 面与车辆之间发生的滑动摩擦力。作用于桥跨结构的 方向(fāngxiàng)与行车方向(fāngxiàng)一致。
牵引力：是车辆起动或加速时车辆与路面（或钢轨）间 作用的摩阻力。与行车方向(fāngxiàng)相反。
支座摩擦系数
支座种类 滚动支座或摆动支座
支座与混凝土面接触
板式橡胶支 座
支座与钢板接触
聚四氟乙烯板与不锈 钢板接触
支座摩擦系数 0.05 0.30 0.20
0.06(加硅脂；温度低于-25℃时为0.078) 0.12(不加硅脂；温度低于-25℃时为0.156)
精品文档
偶然(ǒu rán)作用——地震作用
桥梁结构振动，从而造成内力增大，这种动力效应称为冲击 作用。 2.冲击系数μ： 汽车(qìchē)过桥时对桥梁结构产生的竖向动力效应的增大系数。 3.需要计算的规定： 钢桥、钢筋混凝土及预应力混凝土桥、圬工拱桥等上部构造和 刚制作、板式橡胶支座、盆式橡胶支座及钢筋混凝土柱式墩 台，应计算汽车(qìchē)冲击作用。
Pk kN
360 180
5
注： 1.计算剪力效应时，集中荷载标准值PK应乘以
1.2的系数。
2.均布荷载标准值应满布于使结构产生最
不利效应的同号影响线上；
3.集中荷载标准值只作用于相应影响线中一
50
l m 个最大影响线峰值处。
3.公路-Ⅱ级车道荷载的标准值qk 和PK按公
路-Ⅰ级车道荷载的0.75倍采用。
内河航 船舶吨级DWT 横桥向撞击作 顺桥向撞击作用
道等级
（t）
用（kN）
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。
桥梁设计规范要求中的风荷载计算方法
桥梁设计规范要求中的风荷载计算方法桥梁的设计和建设在工程领域中扮演着重要角色，其中一个关键的方面就是风荷载的计算。
根据桥梁设计规范的要求，风荷载计算方法的准确性和科学性对于确保桥梁的安全运行至关重要。
一、风荷载的概念和影响因素风荷载是指风力对于结构物施加的力，它主要由风速和结构物暴露面积两个因素共同决定。
在桥梁设计中，风荷载被视为一种偶然荷载，因为风速和风向的变化是不可预测的。
风荷载的大小和方向受到多种因素的影响，包括桥梁的几何形状、气象条件、地理位置等。
因此，在进行具体桥梁的设计时，需要根据桥梁设计规范所要求的风荷载计算方法，通过科学的方式确定适当的风荷载数值。
二、规范中的方法和原理当前，国际上广泛使用的桥梁设计规范包括欧洲规范、美国规范等，它们对于风荷载计算方法有着详细的规定。
这些规范通常采用风洞试验和数值模拟等方法来确定桥梁的风荷载。
1. 风洞试验风洞试验是一种常用的验证和研究风荷载的方法。
通过特制的实验设备，将桥梁模型暴露在风洞中，并通过测量模型所受到的风力来计算风荷载。
利用风洞试验可以研究复杂的风场条件，减小风障影响，得到较为准确的风荷载数据。
2. 数值模拟数值模拟是基于计算流体力学原理进行的一种风荷载计算方法。
通过将桥梁模型建立为计算模型，采用合适的气象条件和风场输入参数，利用计算流体力学软件进行模拟计算，得到桥梁受风力的分布情况和相关参数。
三、桥梁风荷载计算的关键要素桥梁风荷载计算需要考虑以下关键要素，以确保设计的准确性和合理性。
1. 气象条件气象条件包括设计风速、设计风向和风速的变化规律等。
根据规范要求，需要确定适当的设计风速和设计风向，考虑到当地的气候因素、地形条件和结构物所处的环境。
2. 结构物的暴露面积和形状结构物的暴露面积和形状是确定风荷载的重要因素。
在风荷载计算中，可以根据结构物的几何形状和实际暴露面积，结合规范中的计算方法，得到合适的风荷载数值。
3. 结构物的动力响应结构物的动力响应是指在受到风荷载作用下的结构物振动情况。
桥梁设计中常见荷载问题与解决措施
桥梁设计中常见荷载问题与解决措施
桥梁设计中，荷载是一个非常重要的考虑因素，荷载问题的解决直接关系到桥梁的安全和可靠性。
在设计过程中，需要考虑到各种荷载条件，包括静态荷载和动态荷载。
本文将介绍一些常见的桥梁荷载问题和相应的解决措施。
1. 自重荷载：自重是指桥梁本身的重量。
在设计中，需要准确估计桥梁的自重，并采取相应的措施保证结构的安全。
一般来说，大型桥梁的自重较大，需要采用混凝土或钢材等较重的材料进行加固。
2. 车辆荷载：车辆荷载是桥梁设计中最常见的荷载。
车辆荷载的大小和分布会对桥梁的结构产生较大的影响。
为了确保桥梁的安全，需要根据实际情况考虑车辆荷载的最大值，并采取合适的措施加固桥梁。
在设计中还需要考虑不同类型和重量的车辆对桥梁的影响，并进行相应的分析和计算。
3. 风荷载：风是桥梁设计中另一个重要的荷载因素。
风荷载对桥梁的影响取决于桥梁的形状和高度等因素。
在设计中，需要进行风荷载的计算和分析，采取相应的措施来增加桥梁的稳定性。
常见的措施包括加固桥梁的支撑结构，增加桥梁的抗风能力等。
在桥梁设计中，荷载问题的解决是非常重要的。
设计师需要根据实际情况考虑各种荷载条件，并采取相应的措施来保证桥梁的安全和可靠性。
除了上述提到的荷载问题之外，还有一些其他的荷载问题，如地震荷载、冲击荷载等，设计师还需要针对具体情况进行相应的分析和计算。
通过科学的设计和合理的措施，可以保证桥梁的安全运行和使用。
桥梁风荷载计算公式
桥梁风荷载计算公式桥梁在我们的生活中随处可见，它们是连接两地的重要通道。
而在桥梁的设计中，风荷载可是一个不能忽视的重要因素。
要计算桥梁所承受的风荷载，那得依靠专门的计算公式。
先来说说风荷载是啥。
风嘛，看不见摸不着，但力量可不小。
当风吹过桥梁时，就会对桥梁产生压力、吸力等各种作用。
想象一下，大风呼呼地吹，桥梁就像一个被风推搡的大家伙，如果不考虑风的力量，桥梁可能就会出现晃动、甚至损坏的情况。
那怎么计算桥梁风荷载呢？这就涉及到一些复杂但又有规律可循的公式啦。
比如说，有个基本的公式是这样的：风荷载 = 风荷载标准值×风荷载分项系数。
风荷载标准值的计算又跟很多因素有关。
像基本风速、桥梁的高度、迎风面积等等。
基本风速可不是随便定的，得根据当地的气象资料来确定。
比如说，在海边和在山区，风速就很可能大不一样。
在海边，风可能呼呼地吹个不停；在山区，可能因为地形的影响，风会变得更加“调皮”，一会儿强一会儿弱。
我记得有一次去参观一座正在建设中的大桥。
那时候，工程师们正拿着各种仪器在测量风速和其他数据。
他们神情专注，一丝不苟。
我好奇地凑过去问：“这风的力量到底有多大啊？”工程师笑着说：“这可不好说，得通过精确的计算才能知道。
就像我们现在做的，测量风速只是第一步，后面还有好多复杂的计算等着呢。
”再说桥梁的高度。
越高的桥梁，受到风的影响可能就越大。
就好像站在高楼上和站在平地上，感受到的风是不一样的。
迎风面积也很关键，如果桥梁的截面比较大，那风“撞”上去的面积就大，受到的风荷载也就相应增加。
风荷载分项系数呢，它是为了考虑一些不确定性因素，让计算结果更安全可靠。
这个系数可不是随便定的，得根据相关的规范和标准来选取。
总之，桥梁风荷载的计算可不是一件简单的事儿，需要综合考虑很多因素，运用专业的知识和精确的测量。
只有这样，才能保证桥梁在大风中稳稳地站立，为我们的出行提供安全保障。
通过对桥梁风荷载计算公式的了解，我们能更加明白桥梁设计的复杂性和科学性。
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。
桥梁设计中的风荷载分析与控制
桥梁设计中的风荷载分析与控制桥梁作为人类建筑历史上的重要成就，承载着连接两岸的功能。
然而，随着现代社会对交通的不断要求和桥梁的不断发展，一些极端天气条件下的风荷载也成为桥梁设计中不可忽视的因素之一。
本文将针对桥梁设计中的风荷载分析与控制展开讨论，以期为相关工程提供一定的指导。
首先，风荷载是指风对建筑物或结构物表面所施加的力。
在桥梁设计中，风荷载的分析与控制非常重要。
一方面，风荷载可以导致桥梁结构受力不均衡，从而引发结构变形和破坏；另一方面，也可能造成桥梁撞击或倾覆，对人身安全造成威胁。
因此，在桥梁设计过程中，必须对风荷载进行准确的分析与控制，以确保桥梁的稳定性和安全性。
其次，风荷载的分析与控制主要涉及两个方面：一是风力的计算与模拟，二是风对桥梁结构的作用分析。
在风力的计算与模拟方面，我们需要了解风的基本性质，包括风速、风向、风的概率分布等。
根据不同地区的气象数据和历史风灾事件，可以采用统计方法对风的特性进行分析，从而推断出风荷载的性质和大小。
此外，通过使用数值模拟软件，可以对特定风场进行模拟计算，得到风荷载的分布情况，进而为桥梁结构的设计提供依据。
在风对桥梁结构的作用分析方面，主要需要考虑两个方面：一是风力对桥梁的静力作用，二是风力对桥梁的动力作用。
首先，静力作用指的是风对桥梁结构的直接压力。
一般来说，风力对桥梁的作用主要通过风荷载系数来描述，该系数与桥梁的几何形状、风向等因素有关。
通过对结构进行有限元或其他力学方法的计算，可以得到风荷载在桥梁结构上的分布，从而为结构设计提供参考依据。
此外，还需要根据不同类型的桥梁，考虑风荷载在桥梁上的累积效应，以评估桥梁的稳定性。
其次，动力作用指的是风对桥梁结构的振动影响。
桥梁在风中振动会导致疲劳破坏，甚至引发共振现象，造成桥梁的严重破坏。
因此，在设计桥梁时，需要对风致振动进行分析与控制。
一种常用的方法是通过雷诺数模型，研究风与桥梁结构之间的相互作用，从而预测振动频率和幅值。
第十二讲桥梁风荷载定义
¾ 2. 风荷载分解
2.1 平均风荷载—静力荷载
Wy
(x)
=
1 2
ρU
2 B( x)C y
(x)
=
Wy0α
y0
(x)
Wz
(x)
=
1 2
ρU
2B(x)Cz (x)
= Wz0α z0
(x)
Wθ
(x)
=
1 2
ρU
2B2 (x)Cθ
(x)
=
α Wθ0 θ0
(x)
2.2 脉动风荷载—静力荷载
阵风风速： U g = GuU
∑ Wz (x) = Wz0α z0 (x) + W~z0α z0 (x) ± n ri P~ziα yi (x) i =1
∑ Wθ (x) = α Wθ0 θ0 (x) −W~θ0αθ0 (x) ± n ri P~θiαθi (x) i =1
z (3) 小刚度结构——U=Ulock-in
∑ Wy
(
桥梁及结构风振理论及其控制
——之第十二讲
桥梁风荷载定义
葛耀君 主讲教师：
博士．教授
1、风荷载分类 2、风荷载分解 3、等效风荷载组合 4、模态荷载方法 5、动力荷载峰值 6、结构风荷载问题
¾ 1.风荷载分类
1.1按风特性分类
平均风荷载—静风压力
平均风速
风
自激力荷载—气流与结构相互作用力
荷
载
脉动风荷载—脉动压力
P~ks (k = y, z,θ ) — 所有对称模态的贡献，而不是第一阶
对称模态的贡献
P~ka (k = y, z,θ ) — 所有反对称模态的贡献，而不是第一
阶反对称模态的贡献
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a k
(
x)标准化成最大值为1
5.2 荷载峰值导数
P~k —强迫力荷载峰值系数 Pk —自激力荷载峰值系数
5.3 强迫力荷载峰值系数确定 z (1)节段模型试验法——实时响应测量 z (2)全桥模型试验法——实测振动响应 z (3)抖振计算方法(包括自激力作用)
5.4 自激力荷载峰值系数确定 z (1)全桥模型试验法——实测振动响应 z (2)涡振分析计算方法
¾ 4. 模态荷载方法
4.1 荷载组合系数
目的—不是所有模态都达到峰值。
UWO方法:
取一阶模态：r1=1.0 取二阶模态：r1=r2=0.9 取三阶模态：r1=r2=r3=0.8 取四阶模态：r1=r2=r3=r4=0.7 取五阶以上模态：r1=r2=r3=r4=r5=0.6
4.2 结构对称性方法
( ) W~θ
(x)
=
1 2
ρU
2
Gu 2
−1
B 2( x)Cθ
(x)
= W~θ0α θ0 ( x )
2.3 强迫力荷载—动力荷载
强迫力风荷载： P~ = P~b + P~r P~b —背景响应荷载,主要是脉动风功率谱密 度的贡献 P~r — 共振响应荷载,主要是结构自振惯性力 的贡献
问题：1. P~b如何分布？ 2. P~b随w~是否改变？ 3. P~r是否一定按振型分布？
¾ 2. 风荷载分解
2.1 平均风荷载—静力荷载
Wy
(x)
=
1 2
ρU
2 B( x)C y
(x)
=
Wy0α
y0
(x)
Wz
(x)
=
1 2
ρU
2B(x)Cz (x)
= Wz0α z0
(x)
Wθ
(x)
=
1 2
ρU
2B2 (x)Cθ
(x)
=
α Wθ0 θ0
(x)
2.2 脉动风荷载—静力荷载
阵风风速： U g = GuU
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
3.2 自激力荷载等效
n
∑ p y ( x ) =
P yi α yi ( x )
i=1
n
∑ p z ( x ) =
P zi α zi ( x )
i=1
n
∑ p θ ( x ) =
Pθ iα θ i ( x )
i=1
∑ Wz (x) = Wz0α z0 (x) + W~z0α z0 (x) ± n ri P~ziα yi (x) i =1
∑ Wθ (x) = α Wθ0 θ0 (x) −W~θ0αθ0 (x) ± n ri P~θiαθi (x) i =1
z (3) 小刚度结构——U=Ulock-in
∑ Wy
(
¾ 6. 结构风荷载问题
z (1)风荷载(动力风荷载)无法直接测量 z (2)动力风荷载通过响应用结构惯性力方法定义 z (3)风荷载各个组成部分之间关系及其叠加方法 z (4)风荷载各个组成部分的分布形态 z (5)定义风荷载还是定义结构响应(位移和内力) z (6)完备的等效风荷载理论及其工程应用方法
下周同一时间再见!
桥梁及结构风振理论及其控制
——之第十二讲
桥梁风荷载定义
葛耀君 主讲教师：
博士．教授
1、风荷载分类 2、风荷载分解 3、等效风荷载组合 4、模态荷载方法 5、动力荷载峰值 6、结构风荷载问题
¾ 1.风荷载分类
1.1按风特性分类
平均风荷载—静风压力
平均风速
风
自激力荷载—气流与结构相互作用力
荷
载
脉动风荷载—脉动压力
3.3 强迫力荷载等效
∑ P~y ( x ) = n P~yi α yi ( x ) i=1
∑ P~z ( x ) = n P~zi α zi ( x ) i=1
∑ P~θ ( x ) = n P~θ iα θ i ( x ) i=1
3.4 等效风荷载表述
z (1) 大刚度结构——U=Ud
x)
=
Wy0α
y0
(
x)
+
~ Wy0
α
y0
(
x)
±
n
ri Pyiα yi (x)
i =1
∑ Wz (x) = Wz0α z0 (x) + W~z0α z0 (x) ± n ri Pziα zi (x) i =1
∑ Wθ (x) = α Wθ0 θ0 (x) + W~θ0αθ0 (x) ± n ri Pθiαθi (x) i =1
2.4 自激力荷载—动力荷载
自激力风荷载：P = Pb + Pr ≈ Pr Pr — 共振响应荷载，主要是结构自振惯性力的贡献 问题：1. Pr如何确定？
2. Pr是否一定按振型分布？
风 静力荷载=平均风荷载+脉动风荷载 荷 载 动力荷载=自激力荷载+强迫力荷载
¾ 3. 等效风荷载组合
3.1 等效原理
脉动风速
强迫力荷载—结构振动惯性力
问题：①气流与结构相互作用力忽略不计?(国际首创)
②四个分量荷载是否满足叠加条件?
1.2 按结构刚度分类
大刚度结构—平均风荷载+脉动风荷载
风
荷
中刚度结构—平均风荷载+脉动风荷载+强迫力荷载
载
小刚度结构—平均风荷载+自激力荷载+ 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？
( ) 阵风阻力：
FD
=
1 2
ρ (GuU
)2 BC D
=
1 2
ρU
2 BC D
+
1 2
ρU
2
Gu 2
−1
BC D
( ) W~y ( x)
=
1 2
ρU
2
Gu 2
−1
B(x)C y (x)
= W~y0α y0
(x)
( ) W~z ( x)
=
1 2
ρU
2
Gu 2
−1
B(x)C z (x)
= W~z0α z0 ( x )
Wy
(
x)
=
Wy0α
y0
(
x)
+
W~y0α
y0
(
x)
±
P~ysα
s y
(
x)
±
P~yaα
a y
(
x)
Wz
(
x)
=
Wz0α
z0
(
x)
+
W~z0α
z0
(
x)
±
P~zsα
s z
(
x)
±
P~zaα
a y
(
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
x)
Wθ
(
x)
=
α Wθ0 θ0
(
x)
+
~ Wθ0
αθ
0
(
x)
±
P~θsαθs
(
x)
±
P~θaαθa
(
x)
Wy (x) = Wy0α y0 (x) + W~y0α y0 (x)
Wz
(
x)
=
Wz0α
y0
(
x)
+
~ Wz0
α
y0
(
x)
Wθ (x) = Wθ0α y0 (x) + W~θ0α y0 (x)
3.4 等效风荷载表述(续)
z (2) 中刚度结构——U=Ud
∑ Wy (x) = Wy0α y0 (x) + W~y0α y0 (x) ± n ri P~yiα yi (x) i =1
P~ks (k = y, z,θ ) — 所有对称模态的贡献，而不是第一阶
对称模态的贡献
P~ka (k = y, z,θ ) — 所有反对称模态的贡献，而不是第一
阶反对称模态的贡献
实际应用：宜宾岷江二桥和上海卢浦大桥
¾ 5. 动力荷载峰值
5.1 模态函数标准化
α
s k
(
x)标准化成最大值为1
α