桥梁抗风与抗震基础第三讲-抗风.pdf

桥梁抗风抗震与车振 抗风部分 郑史雄 1 2013/2/26 研究桥梁风效应涉及到的知识 • 结构力学，结构动力学 • 随机振动 • 空气动力学 • 气象学 • 桥梁工程学 • 风洞试验理论与技术 2 2013/2/26 一、绪论 现代大跨度桥梁具有自重轻、柔性大、阻尼 小的特点，因而对风的作用较为敏感，抗风问题 往往成为这类结构设计中的控制因素。 1940年11月7 日，美国华盛顿州建成才四个月 的跨度为853m、桥宽11.9m梁高2.4米的塔科马 海峡悬索桥(Tacoma Narrows Bridge)在约为 19m/s的风速作用下发生强烈的风致振动而破坏 。该事件促进了桥梁工程界对空气动力问题的研 究，引成了一门新兴的结合桥梁工程与空气动力 学的交叉学科——桥梁风工程学。 2013/2/26 3  现代材料和施工技术的进步促进了大跨度桥梁和高耸结构的发展。 这些结构物具有自重轻、柔性大、阻尼小的特点，因而对风的作用较为 敏感，抗风问题往往成为这类结构设计中的控制因素。  由于大跨度桥梁的自振频率往往较低，该频率与强风作用频率往往 较接近，因而大跨度桥梁的风致动力响应问题尤为突出，对于中小跨度 桥梁，其刚度较大，自振频率较高，风致动力响应问题较小。  风对桥梁的作用是一个十分复杂的现象，它受到风的自然特性、结 构动力特性和风与结构相互作用三方面的制约。因而，桥梁风工程学中 应对风的自然特性、结构动力特性和风与结构相互作用三方面进行分析。 4 2013/2/26 桥梁风致振动 大跨桥梁风致灾害  桥梁使用性能  桥名：伏尔加河桥  时间：2010年5月  风速：13~16m/s （6级风 ） • 桥梁抗风安全性 – 桥名：美国塔科马桥 – 时间：1940年11月 – 风速：19 m/s(8级风） 风致桥梁构件振动  拉索风雨振  桥名：日本名港西大桥  时间：1987年10月  风速：10m/s （5级风） • 吊杆等局部构件 – 桥名：广东某桥 – 时间：2006年10月 – 风速：12m/s （6级风） 桥梁结构风效应涉及三个方面 • 大气边界层内自然风特性 • 风对结构的作用力 • 结构对风的响应 7