孟令藏，毛 毳

（天津城建大学 土木工程学院，天津 300384）

异形拱桥因其构造新颖奇特，近年来越来越常见于实际工程之中[1].对于异形拱桥的研究，目前主要集中在桥梁的外形设计、整体稳定性分析、抗震动力响应、非线性分析以及施工监控等方面[2-4]，而对拱桥风场特性及拱塔在风场中的力学特性研究较少.在我国公路桥涵抗风设计规范中，也没有关于异形拱桥在抗风设计方面的相关规定.本文以山西省太原市北中环桥[5]中跨为工程背景，建立有限元模型，采用雷诺平均法，研究反对称拱塔斜拉桥风场特性及拱塔在风场中的结构力学特性，以期为此类拱桥设计提供参考.

1 工程背景

北中环桥位于山西省太原市北中环与汾河交点处，由西向东依次跨越滨河西路、汾河、滨河东路，为五跨反对称拱反对称索面拱塔斜拉桥.桥梁跨径为（65+45+90+45+65）m，桥宽 43.5 m，全长 310 m，双向8车道.斜拉塔为钢拱，拱轴线采用二次抛物线，主梁为钢箱梁，主梁与钢拱之间设有反对称斜拉索.桥上5个钢拱塔，跨中拱塔最高，78 m，边跨两侧拱高48 m，次边跨拱高63 m.北中环桥立面如图1所示.

2 风场的数值模拟

2.1 模型与模拟方法

北中环桥中跨在河流中间位置，对风荷载比较敏感，因此，本文取中跨（90 m）作为节段模型，采用定常雷诺平均方法（reynolds average navier-stokes，简称RANS）[7]对节段模型风场进行模拟.

图2 流场计算域三视图

2.2 流场计算域的建立与参数设置

2.2.1 计算域的选取

根据流体计算模拟理论，流场计算域的尺寸选取应满足阻塞率小于3%[8]的要求.阻塞率的计算公式为