浅谈大跨度桥梁抗风与桥梁可持续发展

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1、R陥+、fTONGJIUNIVERSITY桥梁工程的发展趋势讲座报告(―)浅谈大跨度桥梁抗风与桥梁可持续发展姓名：毛文浩学号：1232709所在院系：土木工程专业领域：建筑与土木工程班级：2012级硕士桥梁2班授课教师：葛耀君二O—二年九月二十五日浅谈大跨度桥梁抗风与桥梁可持续发展——听《大跨度桥梁的抗风挑战与跨径极限》有感葛燿君老师在桥梁工程发展趋势课程的第一讲中，为我们牛动详细地做了关于《大跨度桥梁的抗风挑战与跨径极限》与桥梁可持续发展的讲座。作为一个桥梁抗风方向的研究生，虽然在本科阶段没有过多的接触关于桥梁抗风方面的知识，在听完老师的讲

2、座后，我对于桥梁的抗风问题、今后可以从事的研究方向以及桥梁的可持续发展等桥梁最新的发展动态，都有了进一步的了解和认识，也为对自己在研究生阶段的学习有了更多的期望。以下我浅谈一下自己对于大跨度桥梁抗风问题以及桥梁可持续发展的一些理解。一、我国大跨度桥梁的发展中国是一个有着五千多年历史的文明古国。五千多年的多年辉煌的文明孕育了无数智慧的桥梁工程师，数以万计的桥梁是他们劳动与智慧的延续。我国自古就有“桥乡”的美誉。公元400年左右，我国的铁索悬索桥出现，也是如今世界悬索桥的雏形。坐落在河北省赵县汶河上的赵州桥，建于隋代大业年间（公元605-618年

3、），距今已有约1400年的历史，是当今世界上现存最早、保存最完善的古代敞肩石拱桥。时隔大约1200年，欧洲才建成类似的桥。改革开放以来，我国公路建设事业迅猛发展，作为公路建设重要组成部分的桥梁建设也得到了相应发展。随着我国经济发展，材料、机械、设备工业相应发展，这为我国修建大跨径桥梁提供了有利保障。再加上广大桥梁建设者的精细设计和施工，使得我国建桥水平己跃身于世界先进行列。在过去的20年，桥梁的总长度由3400km发展到21000km,桥梁的总数量由124000座发展到550000座。上海南浦大桥（图“）的成功建设更是我国大跨度桥梁建设的重要

4、里程碑。重庆朝天门大桥（图lb）创造了拱桥跨径世界纪录。a）b）图1中国最大跨径桥梁a）上海南浦大桥；b）重庆朝天门大桥二、风对结构的作用风对结构的作用主要是指风的静力作用和动力作用。静力作用指风速中由平均风速部分施加在结构上的静压产生的效应。在桥梁的静风作用分析中，通常将风荷载换算成静力风荷载，作用在主梁、塔、缆索、吊杆等桥梁构件上，进行结构的计算分析。风的动力作用指结构在风作用下的空气弹性动力响应，它i般可分为自激振动（如颤振、弛振和涡激振动）和强迫振动（如抖振）两人类。三、大跨度桥梁的抗风问题随着桥梁跨径的不断增大，桥梁结构FI趋轻柔化

5、，抗风问题日益突出。颤振控制问题成为限制大跨度悬索桥跨径发展的重要因素。斜拉桥拉索风雨激振及其控制成为大多数大跨度斜拉桥关心的主要问题。而大跨度拱桥拱肋涡激共振问题也是拱桥尺度突破的需要克服的难题。1940年美国Tacoma大桥，竣工后半年便在19m/s的风速的风力作用下坍塌。在并非大风速作用下，悬索桥的坍塌事故，震惊了工程界，动摇了以往建立在静力风荷载概念上的安全性的观点，使工程界充分认识到类似悬索桥这样柔性较大的结构物，它的安全性显然是受与振动特性有密切关系的空气动力作用控制的，动力抗风设计应成为桥梁抗风设计的主要内容。因此对风荷载的作用

6、必须给予高度重视，故开始研究风振对桥梁的影响，利用理论研究和风洞试验，得到了一系列计算理论和方法，作为大跨径桥梁风载设计计算依据，并不断加以完善。四、悬索桥的气动稳定性与控制措施一个多世纪以来，大跨悬索桥的建设发展举世瞩目。悬索桥跨径从Brooklyn桥的483米已经提升到了□本AkashiKaikyo桥的1991米。悬索桥跨越能力大，外形美观是其突出的优点，但由于结构体系的柔性，其刚度较之斜拉桥要小得多，因而风荷载往往控制其设计，在设计、施工阶段，对风响应和抗风措施应予高度重视。随着悬索桥跨径的不断增大，结构更趋于轻柔，对风的作用更加皱感，

7、其最关键的问题就是在设计风速下的抗风稳定性。冃前，悬索桥的加劲梁主要有扁平状流线型钢箱梁和钢桁架梁两种型式。与钢桁架梁相比，钢箱梁质量更轻，更容易制造和架设，因而在悬索桥屮广泛应用。但是超过一定的跨径极限后，钢箱梁就不能保证足够的抗风稳定性，在明石海峡大桥的设计中就发现了这个问题。已有的抗风研究表明对于典型流线型加劲梁断面而言,2000m似乎是悬索桥这种桥型气动稳定不可逾越的极限跨径。也就是说，对于主跨跨径超过2000m的悬索桥，就必须采用相应的措施來提高其气动稳定性，而这样的大跨径悬索桥也是通航净宽与深水条件所要求的。因此，大跨径悬索桥的颤

8、振控制研究，仍是一个非常具有理论和工程现实意义的课题。从控制方式来看，目前实际应用的方法主要有三类，即结构措施、空气动力学措施和机械措施等。从葛老师所给的资料可以看