马 骎 唐洪亮 王少钦

(1.中交公路规划设计院有限公司，北京 100088; 2.北京建筑工程学院理学院，北京 100044)

众所周知，大跨度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，且这些桥梁一般会修建在江河、海峡等风速较大的区域，因此合理地进行大跨度桥梁的抗风设计，是桥梁结构设计时除了强度、刚度、稳定性计算外的另外一项必不可少的重要内容［1］。

风致桥梁病害是多方面的，桥面振动有可能导致交通中断，还会导致桥梁的部分构件过早产生疲劳破坏，严重者还可能造成桥毁人亡的惨剧。1940年，美国华盛顿州新建成的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)，震惊了桥梁工程界，成为现代桥梁抗风研究的起点［2］。

1 风荷载的特性

图2为某一风速实测记录，从图2中可以看出，风速由两部分组成:第一部分的周期大小一般在10 min以上，为长周期部分(见图2b));另一部分为短周期部分，是在图2b)基础上的波动，其周期往往只有几秒至几十秒。由实测数据可知，第一部分的长周期远离一般结构物的自振周期，其作用属于静力性质;第二部分则与结构物的自振周期比较接近，因此其作用属于动力的［1-3］。

图1 风毁的Tacoma Narrows悬索桥

当气流绕过非流线型截面的桥梁结构时，会产生流动和涡旋的分离，形成复杂的空气作用力。当桥梁结构的刚度较大时，结构会保持静止不动，这种空气力作用只相当于静力作用，而当桥梁结构的刚度较小时，结构的振动会得到激发，这时的空气作用力不仅具有静力作用，而且具有动力作用。……