山区桥梁设计风参数实测方法及与规范结果对比研究

针对山区桥梁设计风参数难以确定的问题,提出结合地形模型风洞试验、现场风观测、气象站数据统计分析确定山区桥梁设计风参数的方法。采用地形模型风洞试验确定桥址风场空间分布;利用短期内桥址现场与气象站同步观测结果对比确定两地风速缩放关系;再根据气象站长期风速资料确定风速概率分布模型,并结合风速缩放关系、桥址风场空间分布得到桥址各位置的设计基准风速以及检验风速。以某拟建跨峡谷大跨悬索桥为背景,应用该方法确定了该桥设计风参数,并与《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/T 3360-01—2018)计算结果进行对比。结果表明:山区桥址平均风速沿桥轴线呈不均匀分布,具有明显的方向性;桥址平均风速在高风速时以东南风向与西北风向为主,且东南风向形成负攻角,西北风向形成正攻角,风攻角正负具有明显的风向依赖性;平均风攻角随着风速的增加而降低,但仍明显高于我国规范规定范围;-3°~+3°小风攻角下,规范方法得到的检验风速高于实测方法,偏安全,对于大风攻角,规范方法偏危险。

怒江特大桥抗风性能研究

勐糯怒江特大桥为主跨800m大跨悬索桥,具有结构柔、对风荷载敏感等特点,且大桥跨越怒江深切峡谷,导致桥址处风环境复杂、设计风速较高,非常有必要进行抗风性能研究。因此,对桥位环境风速进行实测,结合数值模拟分析和地形模型试验成果,研究桥址峡谷风效应,确定风特性参数,作为大桥风致振动研究的基础;结合数值模拟分析、节段模型试验和全桥气弹模型试验多种方法相互验证,确保大桥在设计风速下不发生颤振、驰振及明显的涡振现象,大桥抗风性能满足规范要求。

简化U形峡谷风速分布及其对悬索桥抖振响应的影响

使用理论推导和地形试验的方法研究了简化U形峡谷的风速规律,并分析了峡谷中大跨径悬索桥的抖振响应。研究表明:简化U形峡谷中的风速是在顺压力梯度、峡谷宽深比等因素综合作用下的结果;风速加速效应随着宽深比的增大而增加;风速的横向分布符合抛物线模式,地形模型风洞试验也验证了抛物线分布的合理性;相比较抛物线分布模式,规范推荐的均匀分布风速模式会高估大跨径悬索桥主梁位置的抖振位移响应和关键位置的抖振内力响应。本文研究结果可为峡谷地区桥梁抗风设计提供参考。

沿海开阔地区桥址风速空间分布规律研究

确定沿海开阔地区桥址处的合理设计风速,对大跨径桥梁抗风性能的研究至关重要。以广东省佛山市境内的洪奇门特大桥为工程背景,首先,以桥梁主跨中心位置为圆心,设计了几何缩尺比为1∶500的桥址处地形模型,模拟了方圆1 km范围内的地形、植被和建筑。接着,通过地形模型风洞试验研究了沿海开阔地区桥址处的风速分布规律。然后,偏保守地选取跨中测点为研究对象,以不同来流方向的地表粗糙度系数的平均值为修正参数,对规范法和加权平均法的设计风速值进行了修正。最后,首次提出了地貌分块的概念并给出实际分析步骤。根据地貌面积权重和测点相对位置权重,定量研究了非均匀局部地貌和相对位置对地表粗糙度系数的影响。结果表明:在沿海开阔地区,不同风向的风速剖面与规范推荐的幂指数规律吻合较好,拟合试验数据得到的地表粗糙度系数分布较为集中,相关性较强,且大部分工况的地表粗糙度系数不超过《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/T 3360-01—2018)中B类地表粗糙度系数,说明来流风向和测点位置对风速剖面发展的影响较小;修正后的风速结果相较于常规方法获取的风速值提高了1.7%,并给出桥址处设计风速建议值;地貌权重比位置权重高16%。研究结果有利于细化沿海开阔地区地表粗糙度的合理取值。