桥梁风荷载计算_公规院.pdf

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1、桥梁风荷载计算报告人：刘高大桥二室2005-12-1报告提纲1.1.桥梁风荷载的组成部分桥梁风荷载的组成部分22..不同桥梁设计规范中关于风荷载的规定不同桥梁设计规范中关于风荷载的规定3.3.桥梁等效抖振风荷载的研究现状桥梁等效抖振风荷载的研究现状4.4.桥梁抖振内力分析方法及算例桥梁抖振内力分析方法及算例5.5.台风台风SamSam作用作用下青马大桥抖振分析与验证下青马大桥抖振分析与验证6.6.总结总结2005-12-11.桥梁风荷载的组成部分2005-12-1风速时程曲线结构加速度响应时程曲线2005-12-1结构加速度响应的功率谱密度(L.D.Z

2、hu,2002)2005-12-1风荷载的组成(A.G.Davenport1998)°静力风荷载：引起结构静力响应的风荷载，即平均风作用；°动力风荷载：引起结构动力响应的风荷载，可分解为两个部分：背景分量＋共振分量~rRr~rB2005-12-1桥梁风荷载的组成(A.G.Davenport1998)升力阻力力矩2005-12-12.不同桥梁设计规范中关于风荷载的规定目前桥梁设计执行规范目前桥梁设计执行规范1.1.《公路桥梁抗风设计规范》《公路桥梁抗风设计规范》((JTG/TD60JTG/TD60--0101——2004)2004)2.2.《《公路桥涵设

3、计通用规范》公路桥涵设计通用规范》((JTGD60JTGD60--2004)2004)以前桥梁抗风设计试行指南以前桥梁抗风设计试行指南3.3.《公路桥梁抗风设计指南》《公路桥梁抗风设计指南》(1996)(1996)2005-12-1《公路桥梁抗风设计规范》4.14.1一般规定一般规定4.1.1作用在桥梁上的风荷载由平均风作用、脉动风的背景作用以及结构惯性动力作用叠加而成。风的静力作用的风荷载可按静阵风荷载计算。4.1.2风荷载参与永久作用或其它可变作用的作用效应组合按《公路桥涵设计通用规范》JTGD60的规定执行。4.1.3当风荷载参与汽车荷载组合时，

4、桥面高度处的风速VZ可取为25m/s。2005-12-1《公路桥梁抗风设计规范》4.24.2静阵风风速静阵风风速4.2.1静阵风风速可按下式计算：Vg=GVVZ(4.2.1)式中Vg—静阵风风速（m/s)；GV—静阵风系数，可按表4.2.1取值；VZ—基准高度Z处的风速（m/s)。GV—综合考虑了风的空间相关性、不同地表粗糙度、不同桥梁基准高度的影响。2005-12-14.34.3主梁上的静阵风荷载主梁上的静阵风荷载4.3.1单位长度上的横向静阵风荷载可按下式计算：12FH=ρVgCHH(4.3.1)2式中F—主梁单位长度上的静阵风荷载（N/m)；Hρ

5、—空气密度（kg/m3）,取为1.25；CH—主梁的阻力系数；H—主梁的投影高度(m)。2005-12-1静阵风系数的确定主梁单位长度上的风压122P(1)P(x,t)=ρCB(V+v(x,t))≈P+v(x,t)H2V主梁上总的风压ll2PP=P(x,t)dx≈P+v(x,t)dx=P+P(t)(2)t0∫∫00V主梁上总的脉动风压的功率谱密度函数22P2SP(n)=JH(n)Su(n)(3)V2J(n)—水平联合接受函数，反映脉动风速的空间相关性H2005-12-1脉动风压的均方根2∞σp=∫SP(n)dn(4)0主梁上

6、总的风压的峰值P=P+g⋅σ(5)t0maxp主梁上总风压的静阵风风压系数Pσt0maxpG==1+g⋅P(6)PP静阵风风速系数G=1+g⋅σ/P(7)Vp2005-12-1《公路桥梁抗风设计规范》中桥梁风荷载的特点∑静阵风风速是通过作用在桥梁主梁上的总的脉动风压推导得出的单一参数，便于工程应用。但是，假定脉动风的背景作用与平均风作用取用相同的加载模式，对脉动风的背景作用的空间相关性考虑的不够充分。∑静阵风风速仅考虑了脉动风的背景作用，没有考虑结构惯性动力作用。进行横桥向抗风分析时，还需通过抖振分析考虑结构的惯性动力作用。∑静阵风风速仅针对横桥向和顺

7、桥向风荷载。对于竖向风荷载和扭转力矩，结构惯性动力作用占主导地位，需要通过风洞试验和详细的抖振响应分析得到。∑当风荷载参与汽车荷载组合时，限定了桥面高度处的风速(25m/s)。2005-12-1《公路桥涵设计通用规范》《公路桥涵设计通用规范》4.3.74.3.7风荷载风荷载横桥向风荷载F=kkkWA(4.3.7-1)wh013dwhk—设计风速重现期换算系数0k—风载阻力系数1k—地形、地理条件系数3A—横向迎风面积wh2005-12-12—设计基准风压(kN/m2)γVdW=d2g—基准高度z处的阵风风压(kN/m2)V=kkV—设计基准风速(m/s

8、)d2510—基准高度z处的阵风风速(m/s)k—阵风风速系数5k—考虑地面粗糙度类别和梯度风