淺析現(xiàn)代橋梁的抗風(fēng)理論及其應(yīng)用

摘 要：隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等級(jí)的不斷提高，現(xiàn)代橋梁的建設(shè)質(zhì)量受到了更高的關(guān)注，現(xiàn)代橋梁的抗風(fēng)性能是決定橋梁質(zhì)量的關(guān)鍵性因素，分析現(xiàn)代橋梁在抗風(fēng)方面的理論，并制定相關(guān)措施的執(zhí)行方案，對(duì)提升現(xiàn)代橋梁的質(zhì)量至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代橋梁；抗風(fēng)理論；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.092

0 前言

橋梁對(duì)抗風(fēng)性能的要求較高，因此，保證橋梁的安全性和實(shí)用價(jià)值必須從提升橋梁的抗風(fēng)理論入手，實(shí)施模型構(gòu)建的方法對(duì)現(xiàn)代橋梁的抗風(fēng)理論進(jìn)行研究是一種科學(xué)的方法，能夠很大程度上提升現(xiàn)代橋梁的理論研究水平。

1 現(xiàn)代橋梁的風(fēng)環(huán)境

1.1 強(qiáng)風(fēng)均勻速度剖面

設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行橋梁的抗風(fēng)理論研究過(guò)程中，必須對(duì)現(xiàn)代橋梁的設(shè)計(jì)方案具備全面的認(rèn)識(shí)，尤其要關(guān)注現(xiàn)代橋梁距離地面較近的位置的風(fēng)速情況，避免過(guò)高的風(fēng)速影響現(xiàn)代橋梁的安全等級(jí)。現(xiàn)代橋梁的抗風(fēng)設(shè)計(jì)需要根據(jù)橋梁不同高度和結(jié)構(gòu)進(jìn)行等級(jí)劃分，強(qiáng)風(fēng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是現(xiàn)代橋梁抗風(fēng)系統(tǒng)的重點(diǎn)，要首先明確橋梁不同抗風(fēng)區(qū)域的具體高度，并且對(duì)橋梁的強(qiáng)風(fēng)狀態(tài)進(jìn)行控制，以便橋梁能夠根據(jù)風(fēng)速的具體情況實(shí)施橋梁的結(jié)構(gòu)測(cè)算[1]。可以使用大氣風(fēng)廓線儀作為主要的測(cè)量用具，并且根據(jù)大風(fēng)的具體等級(jí)進(jìn)行強(qiáng)風(fēng)狀態(tài)的控制，要保證使用大氣風(fēng)廓線儀的過(guò)程中器械處于垂直狀態(tài)，并且使用雷達(dá)裝置進(jìn)行搭配使用，保證進(jìn)行強(qiáng)風(fēng)測(cè)算的過(guò)程具備較高的簡(jiǎn)潔性特點(diǎn)，并且能夠?qū)蛄旱目癸L(fēng)需求進(jìn)行滿足。

1.2 風(fēng)速和風(fēng)向的極值統(tǒng)計(jì)

在進(jìn)行現(xiàn)代橋梁的抗風(fēng)設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)橋梁周邊區(qū)域的風(fēng)速和風(fēng)向進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此，要對(duì)橋梁所在區(qū)域的具體風(fēng)速和風(fēng)向進(jìn)行控制，要調(diào)取橋梁所在地區(qū)的歷史風(fēng)速資料，對(duì)橋梁區(qū)域的最大風(fēng)速進(jìn)行明確，以便橋梁的抗風(fēng)設(shè)計(jì)方案能夠有效保證橋梁承受最大風(fēng)力。要根據(jù)橋梁的風(fēng)速情況進(jìn)行風(fēng)速測(cè)算模型的建立，在進(jìn)行抗風(fēng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，使用風(fēng)速模型對(duì)橋梁的抗風(fēng)受力情況進(jìn)行模擬，以便設(shè)計(jì)人員能夠精準(zhǔn)的通過(guò)橋梁的抗風(fēng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)橋梁抗風(fēng)性能的提高[2]。要根據(jù)對(duì)歷史資料的分析對(duì)橋梁最大風(fēng)速情況進(jìn)行測(cè)算，根據(jù)當(dāng)?shù)刈畲箫L(fēng)速的等級(jí)，對(duì)模型的構(gòu)建流程進(jìn)行控制，要保證模型的使用過(guò)程中能夠受到來(lái)自不同方位的同等級(jí)風(fēng)速的影響，以便模型的測(cè)算能夠同橋梁的實(shí)際建設(shè)需求保持一致，要使用均勻的測(cè)算方法對(duì)橋梁的模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，在進(jìn)行規(guī)模較大的橋梁設(shè)計(jì)中，必須保證模型能夠適應(yīng)橋梁的跨度需求，如果橋梁需要在空間內(nèi)進(jìn)行較大范圍的更改，則需要按照橋梁的變化尺度對(duì)橋梁的設(shè)計(jì)模型進(jìn)行更改。

1.3 近地區(qū)域的風(fēng)洞模擬

近地位置由于風(fēng)力流速過(guò)大，造成對(duì)橋梁的抗風(fēng)要求過(guò)高，因此，在進(jìn)行現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要根據(jù)近地風(fēng)洞的使用情況，對(duì)風(fēng)洞進(jìn)行可靠的模擬，以便風(fēng)洞在運(yùn)行過(guò)程中能夠保證具備足夠的可靠性。在進(jìn)行模擬工作的過(guò)程中，需要保證模擬的構(gòu)件具備足夠的可造作性，根據(jù)風(fēng)洞位置的湍流邊界對(duì)風(fēng)洞的抗風(fēng)性能進(jìn)行判斷，并采取與之相對(duì)應(yīng)的風(fēng)洞設(shè)計(jì)措施。

2 現(xiàn)代橋梁的抗風(fēng)設(shè)計(jì)

2.1 對(duì)現(xiàn)代橋梁進(jìn)行動(dòng)力穩(wěn)定性的驗(yàn)算

目前，我國(guó)現(xiàn)代橋梁建設(shè)的總數(shù)已接近百萬(wàn)，大型現(xiàn)代橋梁接近三千座，因此，對(duì)現(xiàn)代橋梁的穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，是確保現(xiàn)代橋梁抗風(fēng)等級(jí)的關(guān)鍵性舉措，要組建專門機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)現(xiàn)代橋梁的穩(wěn)定性檢驗(yàn)，按照橋梁的具體跨度和國(guó)家對(duì)現(xiàn)代橋梁穩(wěn)定性的統(tǒng)一要求，對(duì)橋梁的建設(shè)質(zhì)量進(jìn)行保證，在驗(yàn)算的過(guò)程中，要對(duì)現(xiàn)代橋梁所處區(qū)域的外部環(huán)境進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算流程的確定，以便橋梁的動(dòng)力穩(wěn)定性能夠得到保證。

2.2 對(duì)現(xiàn)代橋梁的靜風(fēng)等效風(fēng)荷載進(jìn)行計(jì)算

靜風(fēng)等效荷載的計(jì)算方法是目前很多現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)關(guān)注的計(jì)算方法，首先，要根據(jù)風(fēng)的具體特性對(duì)荷載的運(yùn)行方法進(jìn)行明確，并從現(xiàn)代橋梁的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中掌握橋梁的具體設(shè)計(jì)方法，按照橋梁承重的具體需要，對(duì)橋梁的整體風(fēng)荷載情況進(jìn)行判斷，并結(jié)合橋梁的結(jié)構(gòu)需要，對(duì)等效風(fēng)與靜風(fēng)的具體關(guān)聯(lián)進(jìn)行明確，使不同形式的科研成果能夠同時(shí)使用于現(xiàn)代橋梁的設(shè)計(jì)當(dāng)中。可以根據(jù)現(xiàn)代橋梁的陣風(fēng)荷載情況對(duì)陣風(fēng)的具體效益系數(shù)進(jìn)行判定，以便等效風(fēng)的荷載情況能夠通過(guò)模型的方式進(jìn)行普及。可以根據(jù)現(xiàn)代橋梁的空間結(jié)構(gòu)狀況，對(duì)橋梁的靜風(fēng)等效具體狀況進(jìn)行研究，并將大跨度橋梁的靜風(fēng)替代方案進(jìn)行多種替代方法的設(shè)計(jì)，可以按照相同時(shí)間段內(nèi)的風(fēng)速情況對(duì)等效風(fēng)的具體替代方法進(jìn)行明確，以便可以使用平均數(shù)計(jì)算的方式對(duì)現(xiàn)代橋梁的設(shè)計(jì)理念實(shí)施管理，可以根據(jù)不同類型的風(fēng)對(duì)橋梁的影響情況，進(jìn)行等效風(fēng)的判斷，在多種等效風(fēng)測(cè)算方案制定完成之后，要采用線性連接的方式對(duì)靜風(fēng)的替換方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，使靜風(fēng)等效荷載的方法能夠得到正確的使用。

3 結(jié)論

現(xiàn)代橋梁的設(shè)計(jì)是我國(guó)現(xiàn)代基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，提升現(xiàn)代橋梁的抗風(fēng)等級(jí)，是提高現(xiàn)代橋梁安全性與使用質(zhì)量的關(guān)鍵性舉措，對(duì)現(xiàn)代橋梁所處的風(fēng)環(huán)境進(jìn)行科學(xué)的研究，并制定現(xiàn)代橋梁具體的抗風(fēng)設(shè)計(jì)方法，對(duì)提升現(xiàn)代橋梁的使用質(zhì)量至關(guān)重要。

參考文獻(xiàn)：

[1]卞乘偉，王偉.淺析橋梁抗風(fēng)理論兩次躍遷中的辯證法——從懸索橋風(fēng)毀失敗到斜拉橋抗風(fēng)的成功[J].科技資訊，2010，30（01）：83-84.

[2]項(xiàng)海帆，葛耀君.大跨度橋梁抗風(fēng)技術(shù)挑戰(zhàn)與基礎(chǔ)研究[J].中國(guó)工程科學(xué)，2010，35（06）：77-78.

作者簡(jiǎn)介：范棚（1992-），男，湖南隆回人，本科，學(xué)生，研究方向：土木工程路橋?qū)W專業(yè)。