风荷载对桥梁结构的作用效应研究
风荷载 的统计与分析
Undergraduate Course "Loads & Structural Design Methods" Project #3 风荷载的基本原理与统计调查 杨冬冬，陈钿渊，王富洋，董文晨，葛文泽，赵远征 摘要：随着经济的发展，世界上出现了越来越多的高层、超高层建筑。在对这些建筑进行设计时，结构的抗风设计占着极其重要的地位。作为一种动荷载，作用到结构上时，风荷载将引发结构相应的动反应，使结构发生振动，这时需确定结构的最大动反应，以便做出合理的动力分析。而作为一种可变作用，风荷载的统计规律与时间有关，需采用合适的随机过程概率模型（如平稳二项随机过程）进行描述，进而根据相应的统计数据确定风荷载的代表值和荷载系数，然后便可以应用结构动力学和结构可靠性的相关知识对建筑结构的抗风进行科学而又经济的设计了。 1.引言 作为一种可变的动荷载，风荷载将引发结构很大的动反应。因为其统计随机性，需应用平稳二项随机过程进行描述，然后经过统计，得到荷载的代表值和相应系数，进而对结构进行抗风设计。 2.风荷载的基本原理 风是空气相对于地面的运动。由于太阳对地球上大气加热和温度上升的不均匀性，从而在地球相同高度的两点之间产生压力差，这样，在不同压力差的地区产生了趋于平衡的空气流动，就形成了风。从实测记录可以看出，可将风速看作为由两部分组成：第一部分是长周期部分，其周期大小一般在10min 以上，称为平均风；另一部分是短周期部分，是在平均风基础上的波动，其周期常常只有几秒至几十秒，称为脉动风。平均风的变化周期远离一般结构物的自振周期，对结构的作用属于静力作用。而脉动风的变化周期则与结构物的自振周期较为接近，对结构的作用属于随机的动力作用。风对结构的作用作为静力风和动力风的共同作用，是一个随机作用。 A）平均风描述 地面的摩擦对空气水平运动产生阻力，从而使气流速度减慢。该阻力对气流的作用随高度的增加而减弱，当超过了某一高度之后，就可以忽略这种地面摩擦的影响，气流将沿等压线以梯度风速流动，称这一高度为大气边界层高度。在边界层以上的大气称为自由大气，边界层以下的平均风速沿高度变化可以用指数率和对数率描述，指数率表示如下：
等效风荷载计算方法分析
等效静力风荷载的物理意义 从风洞试验获取屋面风荷载气动力信息，到得到结构的风振响应整个过程来看，计算过程中涉及到风洞试验和随机振动分析等复杂过程，不易为工程设计人员所掌握，因此迫切需要研究简便的建筑结构抗风设计方法。 等效静力风荷载理论 就是在这一背景下提出的。其基本思想是将脉动风的 动力效应以其等效的静力形式表达出来，从而将复杂的动力分析问题转化为易于被设计人员所接受的静力分析问题。等效静力风荷载是联系风工程研究和结构设计的纽带[3] ，是结构抗风设计理论的 核心内容，近年来一直是结构风工程师研究的热点之一。 等效静力风荷载的物理意义可以用单自由度体系的简谐振动来说明 [45, 108] 。 k c P(t) x(t) 图1.3 气动力作用下的单自由度体系 对如图1.3的单自由度体系，在气动力 P t 作用下的振动方程为： mx cx kx P t (1.4.1) 考虑粘滞阻尼系统，则振动方程可简化为： 2 00 2 22P t x f x f x m (1.4.2) 式中 12 f k m 为该系统的自振频率， 2c km 为振动系统的临界阻尼比。 假设气动力为频率为 f 的简谐荷载，即 20i ft P t F e ，那么其稳态响应为： 202 00 1 2i ft F k x t e f f i f f (1.4.3) 进一步化简有： 2 i ft x t Ae (1.4.4) 其中 02 2 2 1 2F k A f f f f ， 2 2arctan 1 f f f f ， A 为振幅， 为气动力和 位移响应之间的相位角。 现在假设该系统在某静力 F 作用下产生幅值为A 的静力响应，那么该静力应该为：
风振对桥梁工程损害及防治
风振对桥梁工程损害及防治 摘要：风对桥梁的作用是一种十分复杂的现象，随着桥梁跨径的不断增加，风振现象也越来越受到工程界的关注。本文针对抖振、涡激共振、风雨振等风致振动对大跨度桥梁的结构安全形成不可忽视的影响,探讨了大跨度桥梁抗风设计原则与风致振动的控制,提出了改善桥梁结构和增加机械阻尼等方法。 关键词：大跨度桥梁;风致振动;抗风设计 1引言 1940年秋，美国华盛顿州建成才四个月的主跨853m的塔科马悬索桥在风速不到20m／s的8级大风袭击下发生了当时还难以理解的强烈振动，奇妙的风竟使桥面扭曲翻腾．而且振幅愈来愈大。直至使桥面倾翻到45度，最终导致桥粱的折断坠入峡谷之中。这次事故后引起了国际桥梁工程界和空气动力界的极大关切,并开展了大量的理论探索和风洞实验研究。我国自70年代起斜拉桥蓬勃发展,跨度日益增大,1999年10月,主跨1385m的江阴长江公路大桥的建成通车,使我国成为世界上能自主设计和建造千米级悬索桥的第六个国家。中国改革开放以来已经建成了百余座缆索承重桥梁,其中包括10座悬索桥和近20座跨度超过400m的斜拉桥。与此同步,斜拉桥和吊桥的风致振动理论与实验研究也结合工程实际迅速发展,并取得了一些有价值的研究成果。 2桥梁结构风致振动理论 风灾是自然灾害中发生最频繁的一种，桥梁的风害事故屡见不鲜。风与结构的相互作用是一个十分复杂的现象，它受风的自然特性、结构的外型、结构的动力特性以及风与结构的相互作用等多方面因素的制约。当风绕过一般为非流线型作用截面的桥梁结构时，会产生旋涡和流动的分离，形成复杂的空气作用力。当桥梁结构的刚度较大时，结构保持静止不动，这种空气力的作用只相当于静力作用。当桥梁结构的刚度较小时，结构振动受到激发，这时空气力的作用不仅具有静力作用，而且具有动力作用。 2.1 风的静力作用 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，可分
风对桥梁的影响及进一步研究措施
风对桥梁的影响及进一步研究措施 近年来，国内外大跨度斜拉桥梁在下雨时发生剧烈的“雨振”以及并列布置的斜拉索发生剧烈的尾流驰振的报道也越来越多。所有这些现象都表明，风对桥梁的作用尤其时风对大跨度桥梁的动力作用是桥梁中不容轻视的重要问题。本文主要讲述了风对桥梁的静力作用及动力作用，其中详细分析了风对桥梁的动力作用。同时，对大跨度桥梁的风致效应估算与评价以及制振对策进行了探讨。最后给出了风对桥梁作用的研究中需要进一步探讨的几个问题。 标签：风工程桥梁影响 随着交通运输业的发展，大跨度桥梁（斜拉桥和悬索桥）已成为当今桥梁建设中的主流，自80年代以来，大跨度桥梁建设得到了迅速发展。经调查发现，自1918年起至少已有11座悬索桥遭到风毁。其中一个典型的事故是1940年美国塔科马悬索桥在19/m的8级大风下因扭转而发散振动而坍塌。塔科马悬索桥的事故引起了桥梁工程界的震惊，也促进了风对桥梁作用的研究。 1 风静力对桥梁结构的影响 当结构刚度较大因而几乎不振动，或结构虽有轻微振动但不显著影响气流经过桥梁的绕流形态，因而不影响气流对桥梁的作用力，此时风对桥梁的作用可以近似看作为一种静力荷载。桥梁载静力荷载作用下有可能发生强度、刚度和稳定性问题。如现行桥梁规程中所规定的那样，主要考虑桥梁在侧向风荷载作用下的应力和变形，另外对于升力较大的情况，也需要考虑竖向升力对结构的作用。对于柔性较大的特大跨度桥梁，则还需要考虑侧向风荷载作用下主梁整体的横向屈曲，其发生机制类似于桥梁的侧向整体失稳问题以及在静力扭转力矩作用下主梁扭转引起的附加转角所产生的气动力矩增量超过结构抗力矩时出现的扭转失稳现象。 在考虑风对桥梁的静稳定性影响时，扭转发散是桥梁静稳定问题中最典型的一种。用线性理论方法研究桥梁的扭转发散时，认为桥梁扭转发散临界风速远高于桥梁颤振临界风速；但是随着桥梁跨度超出1000m以后，非线性效应逐渐增大，日本东京大学和同济大学在全桥模型风洞试验中都在颤振发生前观察到扭转发散现象，这也是在大跨度桥梁的设计中应该注意到的一个问题。 2 风动力对桥梁结构的影响 大跨度桥梁，尤其是对风较为敏感的大跨度悬索桥和斜拉桥，除需要考虑静风荷载的作用之外，更主要考虑风对结构的动力作用。其中对桥梁的动稳定性研究尤为重要。颤振和抖振是桥梁最主要的两种动稳定性问题。 2.1 颤振颤振是桥梁结构在气动力、弹性力和惯性力的耦合作用下产生的一种发散振动，是在一定的临界风速下结构振动振幅急剧增加而会导致结构毁坏
风荷载标准值
风荷载标准值 关于风荷载计算 风荷载是高层建筑主要侧向荷载之一，结构抗风分析（包括荷载，力，位移，加速度等）是高层建筑设计 计算的重要因素。 脉动风和稳定风 风荷载在建筑物表面是不均匀的，它具有静力作用（长周期哦部分）和动力作用（短周期部分）的双重特 点，静力作用成为稳定风，动力部分就是我们经常接触的脉动风。脉动风的作用就是引起高层建筑的振动 （简称风振）。 以顺风向这一单一角度来分析风载，我们又常常称静力稳定风为平均风，称动力脉动风为阵风。平均风对 结构的作用相当于静力，只要知道平均风的数值，就可以按结构力学的方法来计算构件力。阵风对结构的 作用是动力的，结构在脉动风的作用下将产生风振。 注意：不管在何种风向下，只要是在结构计算风荷载的理论当中，脉动风一定是一种随机荷载，所以分析 脉动风对结构的动力作用，不能采用一般确定性的结构动力分析方法，而应以随机振动理论和概率统计法 为依据。 从风振的性质看顺风向和横风向风力 顺风向风力分为平均风和阵风。平均风相当于静力，不引起振动。阵风相当于动力，引起振动但是引 起的是一种随机振动。也就是说顺风向风力除了静风就是脉动风，根本就没有周期性风力会引起周期性风 振，绝对没有，起码从结构计算风载的理论上顺风向的风力不存在周期性风力。 横风向，既有周期性振动又有随机振动。换句话说就是既有周期性风力又有脉动风。反映在荷载上，它可能是周期性荷载，也可能是随机性荷载，随着雷诺数的大小而定。 有的计算方法 根据现有的研究成果，风对结构作用的计算，分为以下三个不同的方面： （1）对于顺风向的平均风，采用静力计算方法 （2）对于顺风向的脉动风，或横风向脉动风，则应按随机振动理论计算 （3）对于横风向的周期性风力，或引起扭转振动的外扭矩，通常作为稳定性荷载，对结构进行动力计算 风荷载标准值的表达可有两种形式，其一为平均风压加上由脉 动风引起导致结构风振的等效风压；另一种为平均风压乘以风振系数。由于在结构的风振计算中，一般往往是第1振型起主要作
从不同的角度分析风对桥梁的若干影响
从不同的角度分析风对桥梁的若干影响 风对桥梁的受力作用是一个十分复杂的现象，它受到风的特性、结构的动力特性和风与结构的相互作用三个方面的制约。本文主要讲述了风对桥梁的静力作用及动力作用，其中详细分析了风对桥梁的动力作用。同时，对大跨度桥梁的风致效应估算与评价以及制振对策进行了探讨。最后给出了风对桥梁作用的研究中需要进一步探讨的几个问题。 标签：风工程桥梁影响 随着交通运输业的发展，大跨度桥梁（斜拉桥和悬索桥）以成为当今桥梁建设中的主流，自80年代以来，大跨度桥梁建设得到了迅速发展。经调查发现，自1918年起至少已有11座悬索桥遭到风毁。其中一个典型的事故是1940年美国塔科马悬索桥在19/m的8级大风下因扭转而发散振动而坍塌。塔科马悬索桥的事故引起了桥梁工程界的震惊，也促进了风对桥梁作用的研究。近年来，国内外大跨度斜拉桥梁在下雨时发生剧烈的“雨振”以及并列布置的斜拉索发生剧烈的尾流驰振的报道也越来越多。所有这些现象抖表明，风对桥梁的作用尤其时风对大跨度桥梁的动力作用是桥梁中不容轻视的重要问题。 一、风静力对桥梁结构的影响 当结构刚度较大因而几乎不振动，或结构虽有轻微振动但不显著影响气流经过桥梁的绕流形态，因而不影响气流对桥梁的作用力，此时风对桥梁的作用可以近似看作为一种静力荷载。桥梁载静力荷载作用下有可能发生强度、刚度和稳定性问题。如现行桥梁规程中所规定的那样，主要考虑桥梁在侧向风荷载作用下的应力和变形，另外对于升力较大的情况，也需要考虑竖向升力对结构的作用。对于柔性较大的特大跨度桥梁，则还需要考虑侧向风荷载作用下主梁整体的横向屈曲，其发生机制类似于桥梁的侧向整体失稳问题以及在静力扭转力矩作用下主梁扭转引起的附加转角所产生的气动力矩增量超过结构抗力矩时出现的扭转失稳现象。 在考虑风对桥梁的静稳定性影响时，扭转发散是桥梁静稳定问题中最典型的一种。用线性理论方法研究桥梁的扭转发散时，认为桥梁扭转发散临界风速远高于桥梁颤振临界风速；但是随着桥梁跨度超出1000m以后，非线性效应逐渐增大，日本东京大学和同济大学在全桥模型风洞试验中都在颤振发生前观察到扭转发散现象，这也是在大 跨度桥梁的设计中应该注意到的一个问题。 二、风动力对桥梁结构的影响 大跨度桥梁，尤其是对风较为敏感的大跨度悬索桥和斜拉桥，除需要考虑静风荷载的作用之外，更主要考虑风对结构的动力作用。其中对桥梁的动稳定性研
景观桥梁的定义与意义
景观桥梁的定义与意义 由于桥梁的地标作用, 将桥梁上升到解决被道路切割的大地之物种的生存与繁衍的高度, 亦即桥梁还要“关心”生态环境。希望新建的桥梁对所通过的历史、文化及自然保护区域在关爱的同时还能成为具有时代特点的新景观。Go t temoeller 将桥梁景观设计分解成线型设计、造型设计、平面布局设计、色彩设计、肌理设计、装饰设计等6 大部分。桥梁景观设计既要保持对功能、构造技术、形态美学、材料肌理研究的传统, 还应针对随社会发展而产生的新景观问题保持敏锐的跟踪, 这样才能与朝气蓬勃的祖国对环境品质的更高要求相适应。我国对桥梁景观的理解一般反映在“景观”一词的分解上, 即“观”桥与桥上观“景”, 两者合成便为“景观”。这种观念有其历史传统。古典园林桥梁在“景”与“观”方面便早有此独到考虑, 中国的风景园林更是深谙此道。“景”与“观”之关系确实反映了人、桥、环境的空间联系, 其寓意颇具中国特色。桥梁不是孤立于环境, 其景观总是与地景、城市景观相伴生, 有时其复合景观意义更大。20 世纪末是我国环境意识觉醒的时代。土地荒漠化、黄河断流、水源污染、长江洪水及城市建设对历史文化环境的破坏等一系列问题, 使我们认识到人类在自我价值实现的同时还应与环境和谐。1999 年第二届世界建筑师大会发表的《北京宪章》明确提出了对环境的和谐与尊重, 应该成为一切建设行为的基本原则。在桥梁景观
设计中强调环境景观即是对此大背景的呼应, 同时也是保持景观可持续发展的一重要举措。反映到桥梁景观设计中便是桥梁景观与大地或城市景观尺度的和谐研究, 桥梁景观对地形、地貌的适合, 桥梁景观对文化环境的尊重与共生及桥梁建设对建设地点的自然原生景观的保护等。景观桥梁具有较高的艺术观赏性, 可观、可游。即能唤起人们美感的、具有良好视觉效果和审美价值的, 与桥位环境共同构成景观的桥梁。它可成为一定环境的主体, 也可成为景观环境的载体。 苏州绿城桥梁景观建议，景观桥梁应具有以下3 个特点:(1) 符合桥梁造型美(功能美和形式美) 的法则;(2) 遵循桥梁与环境协调的规律;(3) 体现自然环境、人文景观、历史文化景观的内涵或具有象征作用。在一定环境中, 景观桥梁是人与景观环境关系的结合点, 桥梁和环境的适应程度, 直接影响景观整体的审美价值。对于景观桥梁, 既要重视桥梁的环境因素, 又要注重桥梁建筑艺术设计, 并要有创新精神, 以使桥梁与其环境共同构成景观。
桥梁工程作用地位和作用
桥梁工程的低位和作用 1 如果说一座现代化高层建筑具有高耸挺拔的雄姿，则一座大跨度桥梁具有凌空宏伟的魅力。 2 桥梁即使一种功能性的结构物，也往往是一座立体的造型艺术工程，是一处景观，具有时代的特征。 3大力发展交通运输事业，建立四通八达的现代交通网络，对于发展国民经济，促进文化交流，消灭城乡差别和巩固国防等方面，都具有非常重要的作用。特别我国实行改革开放政策以来，路桥建设突飞猛进的发展，对创造良好的投资环境，促进地域性的经济腾飞，起到了关键作用。 4 桥梁工程不但在工程规模上约占公路总造价的10%~20%，而且往往也是交通运输的咽喉，是保证全线早日通车的关键。 5桥梁是人类在生活和生产劳动中，为克服天然障碍而建造的建筑物，也是有史以来人类所建造的最古老、最壮观、和最美丽的建筑工程，它体现了一个时代的文明与进步。 古代桥梁： 中国的古代桥梁建筑，无论在其造型艺术、施工技巧、历史积淀、文化蕴涵，还是人文景观等方面，都曾为世界桥梁史谱写了光辉的篇章。 近代桥梁 应该承认，目前我们所采用的技术大都是学习，引进发达国家20世纪60~70年代以来所创造的新材料、新理论、新技术和新工艺。虽然中国的桥梁建设在过去的25年中已经取得了飞速发展和进步，但与发达国家相比，尚存在不少差距，主要表现在技术上的自主创新不够，质量和耐久性存在问题，桥梁美学重视不够等方面。为了从桥梁大国向桥梁强国迈进，我国桥梁工作者一定要在桥梁建设中，提高自主创新的理念、重视工程的整体质量、提高对桥梁美学的素养。 世界各国桥梁建造现状 纵观世界桥梁建筑发展的历史，与社会生产力的发展、工业水平的提高、施工技术的进步、力学理论的进展、计算能力的提高等方面都有关系，但其中，与建筑材料的革新最为密切。
风荷载作用下排架内力分析
风荷载作用下排架内力分析 1.左吹风时计算简图如图（1）所示 q 2 (1) 对于A 柱： λ=0.288 n=0.15 411311113110.34218111.8614.60.3429.287() A n C n R q HC KN λλ????+- ???????==????+- ???????=-=-??=-← 对于C 柱； λ=0.288 n=0.244 411321113110.35718110.9314.60.357 4.847()C n C n R q HC KN λλ????+- ???????==????+- ?????? ?=-=-??=-← A C W R R R F =+-=-9.287-4.847-9.54=-23.674KN （←） 各柱顶的剪力分别为： A η=0.361 B η=0.545 C η=0.094 A A A V R R η=-=-9.287+0.361×23.674=-0.741KN(←) B B V R η=-=0.545×23.647=12.902KN(→) C C C V R R η=-=-4.847+0.094×23.674=-2.622KN(←)
排架内力如下图： A B C A B C 2.右吹风时计算简图如图（2）所示 F w （2） 对于A 柱： n=0.146 11C =0.342 A R =-2q H 11C =0.93×14.6×0.342=4.644KN ( )
对于C 柱： n=0.244 11C =0.357 111C R q HC =-=-1.86×14.6×0.357=9.695KN(→) A C W R R R F =+-=4.644+9.695+9.54=23.879KN(→) 各柱顶的剪力分别为 A η=0.361 B η=0.545 C η=0.094 A A A V R R η=-=4.644-0.361×23.879=-3.976KN(←) B B V R η=-=-0.545×23.879=13.014KN(→) C C C V R R η=-=9.695-0.094×23.879=7.450KN(→) 排架内力图如下所示 A B C A B C 5. Max T 作用于AB 跨柱： 当AB 跨作用吊车横向水平荷载时，排架计算简图如下图（ ）所示 1.当Max T 向右作用时对于A 柱n=0.146 λ=0.288 , 得a=(4.2m-1.2m)/4.2m=0.714 ,
道路与桥梁毕业设计开题报告(意义)
河南理工大学本科毕业设计（论文）开题报告 题目名称 专业班级学号 学生姓名 一、选题的目的和意义 大学本科毕业设计是本科教学大纲最后一个重要环节，也是我们以后工作实践的理论依据。本次设计基于在大学期间的有关专业知识和基础知识。应用所掌握的专业知识设计经济、安全、美观的一级公路是我这次选题的主要目的，同时这次选题的意义如下： 1、综合运用在大学阶段所学的基础知识和专业知识，进行公路设计，重点解决路线、路基及防护、路面等道路主要工程的设计能力； 2、培养学生的主动性、创造性等独立工作的能力，同时培养我们的科技论文写作的能力； 3、提高对工程进行施工组织能力、进行工程量计算和对工程造价进行分析计算及解决的能力； 4、培养学生进行调查研究和综合分析问题的能力，培养学生使用技术资料、提高计算、绘图和编写技术的能力； 5、培养综合运用理论知识和专业知识的基本技能，提高分析与解决实际问题的能力，为毕业后尽快适应社会工作奠定基础。 6、培养学生建立理论联系实际、严谨踏实的科学作风和工程技术人员在工程建设施工中必
须具备的全局观点和经济观点； 7、通过毕业设计，使各方面的知识系统化，实践化，锻炼我们调查研究，收集资料查阅资料及阅读文献的能力，也可培养自身的独立操作能力，以及与组内成员的协作意识 二、国内外研究综述 在做这次课程设计以前我查了一些资料对公路设计有了一初步的了解，道路是一条带状的三维结构物，它涉及人、车、路和环境等诸多因素的影响和约束。它与道路交通特性、驾驶者的心态与道路几何设计都有着密切的关系，这就要求在设计时要深入调查、综合研究各方面产生的作用，从而设计出技术先进、方案合理、坚固耐用、经济节约的道路。随着公路建设的发展和不断壮大，道路设计和施工在很多方面都取得了进步。当前，我国公路建设正在快速发展，新材料，新技术，新标准及时被广泛采用，大大地提高了公路设计水平和工程质量。（RR300改性沥青、垃圾混凝土、石灰、粉煤灰、乳化沥青、矿渣、土工织物等在我国公路工程建设中逐步推广应用，出现了新材料应用的高潮。）而且在今天，3.4万多公里的高速公路和总量达185.6万公里的全国公路网正在为中国经济和社会发展提供着便捷，高效率的运输服务。2004年12月17日，国家高速公路网规划已经国务院审议通过，规划出台将对中国经济，社会的发展以及公众的生活方式和质量产生重大而深远的影象，必将成为中国高速公路长远发展和交通运输现代化的战略蓝图，标志着中国高速公路发展进入了新的历史阶段。快捷便利的交通运输网的逐步形成，将成为我国全面建设小康社会构筑坚实的腾飞跑
浅谈风荷载对桥梁结构的影响
浅谈风荷载对桥梁结构的影响 121210104 罗余双 摘要：风荷载是桥梁结构设计需要考虑的重要内容之一。本文先分析了风荷载的静力作用和动力作用对桥梁结构的影响，然后考虑桥梁结构进行抗风设计的主要影响因素，并给出了桥梁结构抗风设计的主要流程。 关键词：桥梁、风荷载、抗风设计 The Impact of Wind Load on the Bridge Structure 121210104 Luo Yushuang Abstract:Wind load is one of the important contents of the bridge structure design needs to consider.At first,this paper analyzes the static effect and dynamic wind load effect on the influence of the bridge structure, and then it considers main influencing factors of wind resistance design of bridge structure, giving the bridge structure wind resistance design of the main process. Key words:Bridge、Wind load、Wind-resistance design 一、风荷载对桥梁结构影响研究的必要性 桥梁的风毁事故最早可以追溯到1818年，苏格兰的Dryburgh Abbey桥首先因风的作用而遭到毁坏。之后，英国的Tay桥因未考虑风的静力作用垮掉，造成75人死亡的惨剧。但直到1940年，美国华盛顿新建成的Tacoma Narrows悬索桥，在不到20 m/s 的风速作用下发生了强烈的振动并导致破坏（见图1），才使工程界注意到桥梁风致振动的重要性。现代桥梁抗风研究自此开始。 众所周知，桥梁是一种在风荷载作用下容易产生变形和振动的柔性结构，而且桥梁一般修建在江河、海峡等风速较大的区域。故此，抗风设计是桥梁结构设计的重要内容之一。 为避免此类惨剧就必须要把风荷载对桥梁结构的影响降到最低，而有效抵抗和预防风荷载对桥梁结构的影响的一大前提，就是清楚的把握风荷载对桥梁结构的影响。
风荷载取值规范
3.1.3 风荷载 建筑物受到的风荷载作用大小，与建筑物所处的地理位置、建筑物的形状和高度等多种因素有关，具体计算按照《荷载规范》第7章执行。 1、风荷载标准值计算 垂直于建筑物主体结构表面上的风荷载标准值W K ，按照公式（3.1-2）计算： βz ——高度Z 处的风振系数，主要是考虑风作用的不规则性，按照《荷载规范》7.4要求取值。多层建筑，建筑物高度＜30m ，风振系数近似取１。 （1）风荷载体型系数μS 风荷载体型系数，不但与建筑物的平面外形、高宽比、风向与受风墙面所成的角度有关，而且还与建筑物的立面处理、周围建筑物的密集程度和高低等因素有关，一般按照《荷载规 表3.1.10 建筑物体型系数取值表 注1：当计算重要且复杂的建筑物、及需要更细致地进行风荷载作用计算的建筑物，风荷载体型系数可按照《高层规程》中附录A 采用、或由风洞试验确定。 注4：当多栋或群集的建筑物相互间距离较近时，宜考虑风力相互干扰的群体作用效应。一般可将单体建筑的体型系数乘以相互干扰增大系数，该系数可参考类似条件的试验资料确定，必要时宜通过风洞试验确定。 注3：檐口、雨蓬、遮阳板、阳台等水平构件，计算局部上浮风荷载作用时，体型系数不宜小于2.0。 W W z s z k μμβ=)21.3(-
注4：验算表面围护结构及其连接的强度时，应按照《荷载规范》7.3.3规定，采用局部风压力体型系数。 （2）风压高度变化系数μz 设置风压高度变化系数，主要是考虑建筑物随着高度的增加风荷载的增大作用。 对于位于平坦或稍有起伏地形上的建筑物，其风压高度变化系数应根据场地粗糙程度按《荷载规范》7.2要求选用，表3.1.11中列出了常用风压高度变化系数的取值要求。 表3.1.11 风压高度变化系数 关于地面粗糙程度的分类： A类：近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区； B类：田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区； C类：有密集建筑群的城市市区； D类：有密集建筑群和且房屋较高的城市市区。 （3）基本风压值W0 基本风压值W0，单位kN/m2，以当地比较空旷平坦场地上离地10m高、统计所得50年一遇10分钟平均最大风速为标准确定的风压值，各地的基本风压可按照《荷载规范》附录D 中的全国基本风压分布图查用，表3.1.12为浙江省主要城镇基本风压取值参考表。 2、基本风压的取值年限 《荷载规范》在附录D中分别给出了n=10年、n=50年、n=100年一遇的基本风压标准值，工程设计中根据建筑物的使用性质与功能要求，一般按照下列方法选用风压标准值的取值年限： ①临时性建筑物：取n=10年一遇的基本风压标准值； ②一般的工业与民用建筑物：取n=50年一遇的基本风压标准值； ③特别重要的建筑物、或对风压作用比较敏感的建筑物（建筑物高度大于60m）：取 表3.1.12 浙江省主要城镇基本风压（kN/m2）取值参考表
塔科马桥风振致毁风与桥
塔科马桥风振致毁——风与桥 Abstract Historically, the collapse of the Tacoma Narrows Bridge in 1940, after only a few months of service, prompted most of the research on aerodynamic stability of bridge. Before the Tacoma Narrows Bridge collapsed, bridge engineer were content to design for static loads produced by lateral winds, and the conventional design of bridges was focused mostly on the strength of aeroelastic investigation in structural design which included the rigidity, damping characteristics and the aerodynamic shape of the bridge. At the present time, it is considered more scientific to eliminate the cause than to build up the structure to resist the effect. The aerodynamic phase of the problem is the real challenge to bridge engineers, and in response to this challenge, we now have the new science of bridge aerodynamics. Basically, the research and knowledge of aeronautics and aerodynamics were brought to bear on the bridge problem, treating the deck section as an airfoil, i.e. like the wing cross-section of an aircraft. The results have been equally applicable to suspension and cable-stayed bridge. The development of the suspension bridge theory led to more economical, more slender and more ambitious structures. It was in the interest of maintaining these advantages and at the same time restoring aerodynamic stability that extensive research was started. When the first cable-stayed bridge was build in Sweden in 1955, the problem lf aerodynamic stability in bridge design did receive considerable study. However, that study did not then lead to explicit design rules and formulas. It should be noted that all extensive research done so far has not yet completed our knowledge of this problem. 1、塔科马桥风毁介绍 1940年11月7日，美国华盛顿州塔科马桥因风振致毁。这一严重的桥梁事故，开始促使人们对悬索桥结构的空气动力稳定问题进行研究。该桥主跨长853.4m，全长1810.56m，桥宽11.9m，而梁高仅1.3m。通过两年时间的施工，于1940年7月1日建成通车。但由于当时人们对柔性结构在风作用下的动力响应的认识还不深入，该桥的加劲梁型式极不合理（板式钢梁），导致在中等风速(19m/s)下结构就发生破坏。幸好在桥梁破坏之前封闭了交通。据说，在出事当天，一位记者把车停在桥上，并把一条狗留在车内。桥倒塌时，只有他本人跑到了桥台处。当地的报纸以简洁的标题对这场事故作了报道，“损失：一座桥、一辆汽车、一条狗”。 2、风荷载的研究 实际上风对桥梁的力学作用，很早就有学者进行研究。1759年Smeaton等就提出构造物设计时要考虑风压问题，从此开始有了风载荷的概念，但当时对风压的认识是不够的，也没有引起充分重视。直至1879年，英国的Tay桥受到暴风雨的袭击，85跨桁架中的13跨连同正行驶于其上的列车一起堕入河中的特大事故发生之后，人们对风载荷所产生的作用才引起了高度的重视。以这一事故为契机，开展了关于风压的研究，并将其反映到桥梁设计中。1887年重建Tay桥时，由Baker等经现场实验，确定了风压的大小是273千克／平方米。
风荷载计算
4.2风荷载 当空气的流动受到建筑物的阻碍时，会在建筑物表面形成压力或吸力，这些压力或吸力即为建筑物所受的风荷载。 4.2.1单位面积上的风荷载标准值 建筑结构所受风荷载的大小与建筑地点的地貌、离地面或海平面高度、风的性质、风速、风向以及高层建筑结构自振特性、体型、平面尺寸、表面状况等因素有关。 垂直作用于建筑物表面单位面积上的风荷载标准值按下式计算：式中： 1.基本风压值Wo 按当地空旷平坦地面上10米高度处10分钟平均的风速观测数据，经概率统计得出50年一遇的最大值确定的风速V0(m/s)按公式确定。但不得小于0.3kN/m2。 对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，基本风压采用100年重现期的风压值；对风荷载是否敏感，主要与高层建筑的自振特性有关，目前还没有实用的标准。一般当房屋高度大于60米时，采用100年一遇的风压。 《建筑结构荷载规范》（GB50009－2001）给出全国各个地方的设计基本风压。 2.风压高度变化系数μz 《荷载规范》把地面粗糙度分为A、B、C、D四类。 A类：指近海海面、海岸、湖岸、海岛及沙漠地区； B类：指田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的城镇及城市郊区； C类：指有密集建筑群的城市市区； D类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区；
风荷载高度变化系数μz 计算公式 A类地区=1.379(z/10)0.24 B类地区= (z/10)0.32 C类地区=0.616(z/10)0.44 D类地区=0.318(z/10)0.6 位于山峰和山坡地的高层建筑，其风压高度系数还要进行修正，可查阅《荷载规范》。 3.风载体型系数μs 风荷载体型系数是指建筑物表面实际风压与基本风压的比值，它表示不同体型建筑物表面风力的大小。一般取决于建筑建筑物的平面形状等。
浅谈风对建筑的破坏作用
浅谈风对建筑的破坏作用 近年来，随着经济的发展，人们对建筑物的各方面提出了更高的要求。其中风对建筑的影响是不可忽略，尤其在大型建筑，如桥梁等大跨度结构。也由此建立了结构抗风的研究。风对构筑物的作用从自然风所包含的成分看包括平均风作用和脉动风作用，从结构的响应来看包括静态响应和风致振动响应。平均风既可引起结构的静态响应，又可引起结构的横风向振动响应。脉动风引起的响应则包括了结构的准静态响应、顺风向和横风向的随机振动响应。当这些响应的综合结果超过了结构的承受能力时，结构将发生破坏。本文从高层建筑和桥梁两方面简单介绍风对建筑的破坏作用。 一风对高层建筑的影响 风荷载是衡控制高层建筑结构刚度和强度的重要荷载之一。由于高层建筑广泛使用全钢架结构和大面积玻璃幕墙，使得结构的柔性增加，阻尼变小，结构的自振周期与长的风速周期较远。所以风对高层建筑的影响很大。在建筑物的迎风面产生压力 ( 气体流动产生的阻 力 ) , 包括静压力和动压力; 在横风向产生横风向干扰力 ( 气体流动产生的升力 ); 空 气流经建筑物后产生的涡流干扰力 (包括背风向的吸力 ) 。这些风荷载随着风的速度、风的方向、风本身的结构及作用的建筑物的体型、面积、高度、作用的位置和时间不停地变化, 而建筑物在风荷载作用下产生的运动反过来又会影响风场的分布状况, 这种相互作 用使风荷载更加复杂。一般来说, 风对建筑物的作用有以下特点: ( 1) 风对建筑物的作用力包含静力部分和动力部分, 且分布不均匀, 随作用的位置不同而变化; ( 2) 风对建筑物的作用与建筑物的几何外形有直接关系, 主要指建筑物的体型和截面的几何外形; ( 3) 风对建筑物的作用受建筑物周围的环境影响较大。周围环境的不同会对风场的分布影响很大; ( 4) 与地震相比较, 风力作用持续时间较长, 有时甚至几个小时, 同时作用也频繁。对于建筑结构来说, 其风效应包括: 结构的平均风静力反应、脉动风振反应、旋涡干扰风振反应及结构的自激振动反应。 二风对桥梁的影响 桥梁的风毁事故最早可以追溯到1818年，苏格兰的Dryburgh Abbey桥首先因风的作用而遭到毁坏。之后，英国的Tay桥因未考虑风的静力作用垮掉，造成75人死亡的惨剧。但直到1940年，美国华盛顿新建成的Tacoma Narrows悬索桥，在不到20 m/s 的风速作用下发生了强烈的振动并导致破坏（见图1），才使工程界注意到桥梁风致振动的重要性。现代桥梁抗风研究自此开始。 众所周知，桥梁是一种在风荷载作用下容易产生变形和振动的柔性结构，而且桥梁一般修建在江河、海峡等风速较大的区域。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、结构动力性能以及风与结构的相互作用三方面的制约。由于地表的起伏和各种建筑物的影响，使得近地风的风速和风向及其空间分布都是非定常的（即随时间变化的）和随机的。当这种带有脉动成份的风绕过非流线形截面的桥梁结构时，就会产生旋涡和流动分离，形成复杂的空气作用力。这种作用力可能引起桥梁的振动，而桥梁结构的振动又将引起流场的改变，这种相互作用的机制使得问题更加复杂。 综上所述，结构抗风设计是建筑设计时必不可少的项目，而今年结构抗风领域研究也不断的有新的突破。相信有人们的努力，将会创造一个又一个建筑史上的奇迹。
桥梁工程重点内容
第一篇 桥梁的基本组成： 1)上部结构：在线路中断时跨越障碍的主要承重结构，是桥梁支座以上跨越桥 孔的总称。 2)下部结构：包括桥墩、桥台和基础。 3)支座：设置在墩顶，用于支撑上部结构的传力装置。 4)附属设施：包括桥面系、伸缩缝、桥梁与路堤衔接处的桥头搭板和锥形护坡。桥梁的分类： 按受力体系分类： 1)梁式桥：一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构，弯矩最大，需用抗弯、 抗拉能力强的材料 2)拱式桥：在竖向荷载作用下，桥墩和桥台将产生水平推力。与同跨径的梁相 比，拱的弯矩、剪力和变形都要小得多，以受压为主，通常可用抗压能力强的圬工材料和钢筋混凝土来建造 3)刚构桥：主要承重结构是梁与立柱整体结合在一起的刚构结构，梁与立柱连 接处具有很大的刚性，以承担负弯矩的作用，在竖向荷载作用下，柱脚处具有水平反力，梁部主要受弯，但弯矩值较同跨径的简支梁小，梁内还有轴压力，因而受力状态介于梁桥和拱桥之间 4)斜拉桥：由塔柱、主梁和斜拉索组成，不同体系互相配合，充分发挥各自材 料的强度。 5)悬索桥：用悬挂在塔架上的强大缆索作为主要承重结构，充分发挥钢索的抗 拉性能。 桥梁设计的基本原则： 1)技术先进 2)安全可靠 3)使用耐久 4)经济 5)美观 6)环境保护和可持续发展 桥梁平、纵、横断面设计： 1)平面设计：桥梁设计首先要确定定位，按照标准规定，小桥和涵洞的位置与 线形一般应符合线路的总走向，为满足水文、线路弯道等要求，可设计斜桥和弯桥，对于公路上的特大桥、大、中桥桥位，原则上应服从线路走向，桥、路综合考虑，尽量选择在河道顺直、水流稳定、地质良好的河段上。 2)纵断面设计：包括确定桥梁的总跨径、桥梁的分孔、桥道的高程、桥上和桥 头引道的纵坡及基础的埋置深度等。 3)横断面设计：主要取决于桥面的宽度和不同桥跨结构横截面的形式。桥面宽 度决定于行车和行人的需要，为保证桥梁的服务水平，桥面宽度应当与所在
浅谈桥梁景观对于城市建设的重要意义
浅谈桥梁景观对于城市建设的重要意义 摘要：本文试图从桥梁景观角度略谈一下自己对城市建设桥梁景观的特点与桥梁景观学研究的意义认识。 关键词：桥梁景观；城市建设；重要意义 目前中国正面临城市化建设飞速发展的阶段，这对于我们建筑行业来说，无疑会是一个巨大的机遇和挑战。本文试图从桥梁景观角度略谈一下自己对城市建设的一些浅言拙见。 对桥梁造型进行符合美学规律的组织与优化一直是那些懂得桥梁结构规律的建筑师的行为，到上世纪下半叶人们开始认识到桥梁的设计不仅仅要“关心自己”，同时还要“关心别人”，如关心桥梁对城市、大地的影响，关心桥梁的地标意义；景观生态学更将桥梁上升到解决被道路切割的大地之物种的生存与繁衍的高度，亦即桥梁还要“关心”生态环境等。这些问题均非桥梁美学所能涵盖，而其综合解决之道是对既懂得桥梁美学规律又深谙景观科学构筑规律的专业人员的需要。这便是桥梁景观学的诞生基础！美国学者Frederick Gottemoeller于上世纪九十代将Bridge与Landscape合成了一新的词汇Bridgescape用于表述这种新的结合。 但人们对桥梁建设中景观问题的关注却较此为先。日本的本州——四国联络桥工程总长178km，如此超大规模的桥梁建设活动在人类历史上
还是首次。人们不得不慎思桥梁建设对自然环境的破坏与干扰，也更希望新建的桥梁对所通过的历史、文化及自然保护区域在关爱的同时还能成为一具有时代特点的新景观。这使日本政府将桥位周边环境保护和开发利用问题，与把发挥桥梁的观赏功能和文化功能、“追求世界一流景观”的目标链接为一体。类似的实践活动为桥梁景观设计在提供实践平台的同时，也奠定了桥梁景观学科的科学基础。 我国对桥梁景观的理解一般反映在“景观”一词的分解上，即“观”桥与桥上观“景”，两者合成便为“景观”。这种观念有其历史传统。古典园林桥梁在“景”与“观”方面便早有此独到考虑，中国的风景园林更是深谙此道。我们说“景”与“观”之关系确实反映了人、桥、环境的空间联系，其寓意颇具中国特色，这是我们文化智慧的结晶！但这种观念只有“与时俱进”地和景观科学的构筑理论结合才能产生具有更积极的尊重与改造自然意义。 一、桥梁景观学研究的意义 （一）推动景观设计在桥梁建设中的深化与体制化。 改革开放二十年，我国建成了22.4万座公路桥梁，但桥梁景观设计还停留在五、六十年代便发展成熟的以桥梁形式美为主导原则的水平。这完全不能适应物质文明大踏步前进的祖国对环境品质的更高要求。 （二）满足社会对桥梁景观的更高要求。 桥梁景观设计跟不上社会的要求，这是因为： 1.桥梁的大规模建设不仅意味着要耗费巨额社会资金，还反映出社
风荷载作用下排架内力分析(精)
风荷载作用下排架内力分析 1. 左吹风时计算简图如图(1所示 q 2 (1 对于 A 柱: λ=0.288 n=0.15 411311113110.34218111.8614.60.3429.287( A n C n R q HC KN λλ????+- ???????==????+- ???????=-=-??=-← 对于 C 柱; λ=0.288 n=0.244 411321113110.35718110.9314.60.3574.847( C n C n R q HC KN λλ????+- ???????==????+- ?????? ?=-=-??=-← A C W R R R F =+-=-9.287-4.847-9.54=-23.674KN(←
各柱顶的剪力分别为: A η=0.361 B η=0.545 C η=0.094 A A A V R R η=-=- 9.287+0.361×23.674=-0.741KN(← B B V R η=-=0.545×23.647=12.902KN(→ C C C V R R η=-=-4.847+0.094×23.674=-2.622KN(← 排架内力如下图: 2. 右吹风时计算简图如图(2所示 F w (2 对于 A 柱: n=0.146 11C =0.342 A R =-2q H 11C =0.93× 14.6×0.342=4.644KN ( 对于 C 柱: n=0.244 11C =0.357 111C R q HC =-=-1.86× 14.6×0.357=9.695KN(→ A C W R R R F =+-=4.644+9.695+9.54=23.879KN(→