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桥梁设计与风的那些事儿

发布于 2020年07月16日

[摘要]目前我国桥梁风工程的研究处于什么水平,未来的桥梁风工程研究方向是怎样的? 这些年,我们国家大跨度桥发展很快,从桥梁的设计、施工到管理已经达到国际先进水平。
  目前我国桥梁风工程的研究处于什么水平,未来的桥梁风工程研究方向是怎样的?
  这些年,我们国家大跨度桥发展很快,从桥梁的设计、施工到管理已经达到国际先进水平。我国桥梁抗风研究与桥梁技术的发展是同步的,目前可以说,在桥梁抗风研究方面,我们也是处于国际先进水平的。目前我们的工程实践机会多,抗风研究相应有较大需求,同时国家也很重视,因而相关的人才队伍也逐渐锻炼培养出来了。近些年与桥梁风工程有关的国际会议上,中国代表特别多,扮演着主角。

  从桥梁工程建设的需求来说,超大跨度桥梁、跨海桥梁,依然面临抗风方面的难题。同时,交通建设向山区发展,山区桥梁抗风也有很多需要解决的问题。可以说,未来桥梁抗风研究主要还是集中在超大跨度桥梁、跨海桥梁、山区桥梁上。

  结构风工程与桥梁风工程有什么区别?
  结构风工程是风工程的主要组成部分。桥梁、高层建筑、高压电塔等都是结构风工程研究的对象。桥梁是结构的一个类型,从结构风工程里分出桥梁风工程这个分支,是因为桥梁抗风面临一些特殊问题,譬如颤振、静力发散、桥上行车安全等。

  忽视抗风设计及研究带来的教训还是比较多的,甚至有大桥直接受风作用而垮塌的例子。1940年11月7日,刚刚通车四个月的美国塔科马海峡大桥,由于风引起桥梁的振动,发生动力失稳,最终坍塌。在国内,因为风引起的桥梁垮塌事故还未见报道。但是风引起的事故不仅是垮塌,比如风振也会影响桥梁的使用。风引起的振动,可能是主梁的振动,也可能是斜拉索振动,吊杆振动,这些振动不一定会导致桥梁垮塌,但是会严重影响桥梁运行的安全及人的感受。风引起桥梁振动的情况在国内还是发生了若干起,这些主要是由于重视程度不够,或是认识水平不够。不论是业主、设计工程师,或是科研单位,都应重视桥梁抗风问题。

  在桥梁设计施工管养的各个阶段如何考虑风的影响?
  避免因为风出事故,主要还是在设计阶段。
桥梁设计工程师,应该具备一定的桥梁抗风知识,在设计时要充分考虑风对桥梁的影响。施工阶段,在桥梁架设过程中也比较容易发生抗风方面的问题。比如斜拉桥悬臂架设时,结构处于不太稳定的阶段,一定要重视风对结构的影响。一般情况,施工单位容易忽视风对桥梁施工的影响,这会给一些事故的发生留下隐患。施工时,各种状况变数多,桥梁构件气动外形稍微有改变,可能对桥梁的抗风性能产生很大影响。

  在桥梁施工现场,可以看到桥上多增加一点东西,比如临时的构件、机具,就会对抗风有明显影响。这时候施工单位要特别谨慎,不要与桥梁原来做设计和试验时的状态有很大偏离。管养这块,有一些桥有减震措施,比如在桥上装阻尼器。养护单位要加强对这些装置的维护。

  桥型不同,桥对风的感受也不一样?
  如果要从抗风稳定性,颤振来说,风对悬索桥的影响肯定要严峻一些,斜拉桥要好一些。其他方面就不一定,比如风也有可能使连续梁桥产生其他形式的风振。前些年有钢箱连续梁桥因为风的影响而发生了涡激振动。风对桥梁的影响,跟桥梁(主梁)外形关联较大,比如悬索桥和斜拉桥采用得比较多的流线型钢箱梁,发生风致振动的危害就小一些。而如果外形钝一些,在气流的作用下就容易产生涡激振动。 

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