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陈政清桥梁风工程课件

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目录

壹

桥梁风工程概述

贰

风荷载特性分析

叁

桥梁风致振动类型

肆

桥梁抗风设计原则

伍

桥梁风工程案例分析

陆

桥梁风工程研究展望

桥梁风工程概述

章节副标题

壹

风工程定义

风荷载特性

风工程研究风荷载对结构的影响，如桥梁，需考虑风速、风向和风压等因素。

风与结构相互作用

风工程关注风力如何作用于桥梁等结构物，以及结构对风的响应和稳定性。

风工程在桥梁设计中的应用

桥梁设计中，风工程用于评估风对桥梁的动态效应，确保结构安全和耐久性。

桥梁风工程重要性

桥梁风工程通过模拟和测试，确保桥梁在强风等恶劣天气下的结构安全性和耐久性。

确保结构安全

通过风工程分析，可以预测和防止风引起的疲劳损伤，从而延长桥梁的使用寿命。

延长桥梁使用寿命

风工程研究有助于优化桥梁设计，减少风对车辆行驶的影响，提升驾驶和乘坐的舒适度。

提升行车舒适度

研究范围与目标

研究桥梁在不同风速、风向下的荷载特性，为设计提供科学依据。

桥梁风荷载特性分析

评估桥梁建设对周围风环境的影响，确保生态和交通安全。

风环境影响评估

开发和优化减振装置，减少桥梁因风引起的振动，提高结构安全性。

风致振动控制技术

建立长期监测系统，收集桥梁在自然风作用下的性能数据，用于维护和管理。

长期风致效应监测

01

02

03

04

风荷载特性分析

章节副标题

贰

风速与风压关系

01

伯努利原理应用

根据伯努利原理，风速增加会导致风压降低，这是桥梁设计中考虑风荷载的关键因素。

03

风洞实验数据

通过风洞实验模拟不同风速对桥梁模型的影响，获取风压数据，为桥梁设计提供依据。

02

风速与压力系数

风速的变化直接影响压力系数，进而影响桥梁结构上的风压分布，需精确计算以确保安全。

04

动态风效应

桥梁在风荷载作用下会产生动态响应，风速的变化会加剧这种效应，需在设计中予以考虑。

风荷载计算方法

根据地理位置和气候数据，使用规范公式计算得到桥梁所在区域的基本风压值。

基本风压的确定

考虑地面粗糙度和高度变化对风速的影响，采用适当的风速剖面模型进行计算。

风速剖面的考虑

运用结构动力学原理，分析桥梁在风荷载作用下的振动特性，预测可能的共振现象。

动力响应分析

风振效应研究

通过风洞实验和计算流体动力学模拟，研究桥梁在风荷载作用下的动态响应特性。

01

桥梁风振响应分析

介绍如何通过安装调谐质量阻尼器(TMD)等控制装置来减少桥梁的风振效应。

02

风振控制技术

分析长期风振作用对桥梁结构疲劳寿命的影响，以及如何通过设计优化来延长桥梁使用寿命。

03

风振对桥梁寿命的影响

桥梁风致振动类型

章节副标题

叁

横向振动

颤振是桥梁在风力作用下发生的自激振动，如塔科马海峡大桥在1940年因颤振而坍塌。

颤振

01

当风流过桥梁结构时，会在桥梁两侧形成交替的涡旋，引起结构的横向振动，例如金门大桥的涡激振动问题。

涡激振动

02

驰振通常发生在长跨度桥梁上，风力作用下桥梁产生横向摆动，如法国的米约高架桥就设计了防止驰振的措施。

驰振

03

纵向振动

驰振发生在桥梁的主梁上，表现为沿桥梁纵向的振动，可能由车辆荷载引起。

驰振

颤振是桥梁在风力作用下发生的自激振动，如塔科马海峡大桥的坍塌案例。

颤振

扭转振动

某大跨度悬索桥在强风作用下出现了显著的扭转振动，工程师通过增设阻尼器成功控制振动。

案例研究

桥梁的扭转振动受结构刚度、质量分布、风速和风向等多种因素影响，需综合考虑。

影响因素分析

扭转振动是桥梁在风力作用下绕其纵轴旋转的振动形式，具有独特的动态响应特征。

定义与特点

桥梁抗风设计原则

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肆

设计风速确定

根据桥梁所在地区的气候特征，如风速频率分布、最大风速记录等，确定设计风速。

考虑地区气候特征

预测未来气候变化趋势，对设计风速进行适当调整，以应对可能增加的极端天气风险。

考虑未来气候变化

桥梁的使用功能不同，如公路桥、铁路桥，其设计风速标准也会有所差异，以确保安全。

结合桥梁使用功能

参照国家或国际桥梁设计规范，如AASHTO或Eurocode，确定设计风速的计算方法和参数。

参考相关规范标准

结构抗风稳定性

合理的桥梁截面形状可以减少风阻，提高结构的抗风稳定性，如采用流线型设计。

桥梁截面设计

应用风振控制技术，如调谐质量阻尼器(TMD)，减少桥梁在强风作用下的振动幅度。

风振控制技术

选用高强度材料并进行结构加固，以提升桥梁在风载作用下的稳定性和耐久性。

材料选择与加固

风振控制措施

在桥梁上安装调谐质量阻尼器(TMD)，通过振动抵消原理减少风引起的桥梁振动。

设置调谐质量阻尼器

设计流线型的桥梁截面，减少风力对桥梁结构的直接冲击，从而降低风振风险。

优化桥梁截面形状

在桥梁结构上安装如风障、隔振器等气动附件，以改变风流