典型箱梁下腹板傾角對橋梁靜風穩定性能的影響

姜保宋， 周志勇， 閆康健， 胡傳新

(1.同濟大學 土木工程防災國家重點實驗室， 上海 200092; 2.同濟大學建筑設計研究院(集團)有限公司， 上海 200030)

大跨度橋梁在靜風荷載作用下，主梁會發生彎曲和扭轉變形.隨著風速的提高，結構變形會進一步增大，當結構抗力的增速小于靜風荷載增速時，結構發生靜風失穩.隨著橋梁跨徑的不斷增大，新型輕質高強復合材料的運用以及對橋梁美學的追求，橋梁結構變得更加輕柔，而橋梁靜風穩定問題則日益突出[1].

對于跨度千米及以上的橋梁，由于結構剛度的降低，靜風失穩可能先于顫振失穩出現.日本東京大學Hirai教授于1967年在懸索橋的全橋氣彈模型風洞試驗中觀察到了靜力扭轉發散的現象[2]，同濟大學在對汕頭海灣二橋的風洞試驗中，發現了斜拉橋由靜風引起的彎扭失穩現象[3].靜風穩定性是千米級橋梁抗風性能的主要考查指標之一，因此，深入研究千米級橋梁的靜風穩定性顯得尤為重要.

由于橋梁的風荷載主要作用在主梁上，橋梁主梁氣動力是決定橋梁靜風穩定性能的主要因素.而橋梁主梁斷面氣動外形影響氣流遇到斷面以后的流場分布，直接決定了作用于主梁上的風荷載大小，即主梁三分力的大小，進而影響了橋梁的靜風穩定性臨界風速.

扁平箱梁由于風嘴的存在，可近似看成流線型結構[4]，Sarwar等[5]研究了B/D=11.6(B為主梁寬度，D為主梁高度)情況下的流程及氣動力分布，當風嘴角度為51°時，其氣動性能類……