斜 拉 桥 抗 风 设 计 要 点 与 风 振 控 制 措 施
W ind Resistance Design Essentials and Control M easures Of、 啊nd Vibration of
Cable—Stayed Bridges
刘宏
(中交公路规划设计院有限公司，成都 610041)
LIU Hong
(ccccHighwayConsultantsCo．Ltd．，Chengdu 610041，China)
【摘 要】分析了斜拉桥受力特性及其抗风设计要点，针对斜拉索、桥塔和加劲梁分别研究了其抗风设计问题，包括发生的
风振形态、产生机理及影响后果等，并提出了风振控制措施，保证桥梁在风环境下的安全性。
【A_bstract]The structural features and wind resistance design essentials on cable．stayed bridges a糟analyzed．Main issues ofwind
resistanceofstaycables，pylons，andgirdersarediscussed，andtheirwind—inducedvibrationmorphology，generatingmechanism，and
effects，etc．arestudied，basedonwhichwindvibrationmeasuresarerecommended，toensurebridgesafetyunderwindenvironment．
【关键词】斜拉桥：抗风设计：风致振动：斜拉索振动；风振措施
[Keywords]cable．．stayedbridge；windresistancedesign；wind．．inducedvibration；cablevibration；windvibrationmeasures
【中图分类号1u442．5+9 【文献标志码IB 【文章编号】1007．9467(201 8)04．0109．03
[DOll 10．13616／j．cnki．gejsysj．2018．04．029
1 引 言
斜拉桥是跨越能力较大的主要桥型之一 ，目前斜拉桥的
主跨最大跨径已经达到 1 991m(日本的明石海峡大桥)。超大
跨径斜拉桥在海域环境的建设，面临各种复杂的风环境影响，
同时，随着轻质高强材料的发展 ，斜拉桥的抗风问题成为限值
结构优化的重要问题 ，因此明确斜拉桥的抗风设计要点，根据
风致振动机理提出风振措施 ，具有重要的研究意义和工程价
值【”。
本文首先分析斜拉桥的结构受力特性和抗风设计要点，
根据斜拉桥主要组成构件的受力特点分别分析其风致振动问
题，并提出控制措施和方法，保证结构的安全性和使用性能。
2 斜 拉 桥 抗 风 设 计 特 点
2．1 斜 拉 桥结 构 受力特 点
斜拉桥是一种缆索支撑结构体系，包含索塔、斜拉桥 、主
【作者简介】刘宏(198 )，男，四J1l成都人，工程师，从事桥梁设计
与研究。
梁和桥墩等主要受力构件，各个构件的受力特 l生及承载性能
存在差别，使得其结构设计型式也不一样。首先，主梁是支撑
桥面的构件，为行车提供平台，因此其直接承载桥面交通荷载
作用。为了给主梁提供支撑，并将桥面荷载传递，斜拉索扮演
了这种角色。斜拉索连接主梁和桥塔，对主梁形成了多点弹性
支撑体系 ，随着跨径的增加 ，斜拉索的角度越来越低 ，这使得
其竖向支撑效应降低，同时斜拉索的垂度效应更加明显，这是
限制斜拉桥大跨径发展的主要因素之一。斜拉索传递的荷载
到索塔上，索塔将荷载全部传递给基础结构。因此其有良好的
承压性能，大部分斜拉桥的索塔都是竖直形态，这与其承压的
受力特点有很大关系。
根据上述受力型式，使得索塔以承压为主，在左右两跨不
平衡的活载或者恒载作用下 ，结构承担一定的不平衡水平力
从而形成弯矩效应，随着结构跨径增加，这种不平衡效应将越
加显著，弯矩更大，对应的压弯非线性更加显著。斜拉索受力
非常明确以承拉为主，但由于较小的倾斜角度和长度，使得拉
索的垂度效应非常显著，这会同样导致其非线性明显；主梁被
拉索以多点弹性支撑，因此以受弯为主，同时具有一定的承压
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l工程建设与设计 l 珊fn f n拉 s 件 ec
特性，这主要是因为斜拉索的桥面水平分力所致。斜拉桥主要
受力构件的上述特点，使得其构件的受力性态和截面设计型
式不同，对应的抗风；-口]题 也不一样。
2．2 斜 拉桥 抗风 设计要 点
风对结构的作用主要有静力效应和动力效应 2种 ，静力
效应包含 厂静风荷载效应及静风荷载引起的稳定性问题，动
力效应则包含 j 诸如涡振、颤振 、抖振和驰振等动力反应效应
嘲 。 桥梁结构对风荷载的响应类型见表 1。斜拉桥是一种柔性
结构体系，因此在风荷载作用下不仅会发生静力失稳问题 ，还
会发生动力失稳现象，如表 l所示 ，一般来说静力失稳条件较
高，实际设计时完全可以达到相关条件。针对动力效应问题 ，
不同的受力构件因为其构造型式的差异出现的问题也有所不
同，以下对其进行详细分析 ，并给出抗风设计的对策和方法。
表 1桥梁结构对风荷载的响应类型
风荷载响应类型 结构变形与受力特征
3 斜 拉 索 抗 风 设 计 问 题 及 风 振 措 施
斜拉桥体系中斜拉索是最轻柔的构件 ，因此其风振问题
也最为突出，风振问题可能引起斜拉索的防腐涂层破损 ，引起
构件疲劳失效等问题I3]，因此在大跨度斜拉桥中，对斜拉索上
的风荷载进行研究并将其控制在最小的范围内，具有十分重
斜拉桥抗风设计要点与风振控制措施（论文）.pdf
