经验交流：大跨桥梁的抗风对策（二）

风荷载
桥梁是大气边界层中的结构。由于受许多因素的影响，如地理位置、地形条件、地面粗糙度、离地面(或水面)高度、外界温度变化等。，作用在桥梁结构上的风荷载随时间和空不断变化。从工程抗风设计的角度来看，自然风可以分解为不随时间变化的平均风和随时间变化的脉动风的叠加，分别确定它们对桥梁结构的影响。
对于桥梁结构，风荷载一般由三部分组成:一是平均风的作用；二是脉动风的背景效应；三是脉动风诱发结构抖振产生的惯性力，是脉动风谱与结构频率相近的部分的共振响应。在本规范中，平均风作用和脉动风的背景作用相结合，总响应与平均风响应的比值称为等效静阵风系数Gv，它是一个与地面粗糙度、距地面(或水面)高度和水平荷载长度有关的系数。
为了了解新规范中关于风荷载的规定，我们列出了国内外规范中关于风荷载的规定，以供参考。
1。在我国1987年的设计规范中，横向设计风压定义为
。该公式只考虑了平均风的静力效应，没有考虑脉动风的背景响应和结构振动惯性力的影响，是不安全的。
2。日本的公路桥抗风设计指南适用于跨度小于200米的桥梁。其设计风速和设计风荷载定义为:
其中ρ为空气体密度；E1是高度和表面粗糙度的修正系数；CD为桥面阻力系数；An为桥梁的顺风投影面积；G=1，9，这是阵风响应系数，是一个常数。
上式中引入了阵风响应系数，反映了风的湍流分量的影响，但没有考虑风的空之间的相关性，所以适用跨度为200的桥梁。
3。在日本《本州四国桥抗风设计指南》中，大跨度桥梁的设计风速和设计风荷载分别表示为:
其中:ν1为高度修正系数；ν2为水平长度的阵风修正系数；ν4为动力效应的风荷载修正系数；其他参数含义同上。该公式反映了由于风的水平相关性，风荷载的脉动影响随跨长增大的折减效应。
4。英国BS5400也采用了等效静阵风荷载的概念，设计风速取为阵风风速，其风速和设计风荷载表示为:
其中:K1为重现期系数；S1是跨谷系数；S2是阵风系数，它考虑了水平长度的减少。
5。本次编制的抗风规范中，对于横桥的顺风向风荷载，分别处理了作用在墩(塔)、主缆和斜拉索上的风荷载和作用在主梁上的风荷载。除主梁外，作用在桥梁各构件单位长度上的风荷载，可根据各构件在不同参考高度L的等效静阵风荷载，按下式计算:
除等效静阵风荷载外，还应考虑抖振响应引起的惯性荷载，侧向力可按下式计算:
式中，PH为侧向力(n/m)；CH为主梁身轴线下的横向力系数；d是主梁的高度(m)。Pd为抖振引起的结构惯性动风荷载；当桥跨小于200m时，抖振引起的惯性动风荷载可以忽略。对于跨度超过200m的桥梁，如果判断其对风的动力作用比较敏感，则应通过风洞试验获得必要的参数，然后通过抖振分析获得结构的惯性动力风荷载。
对于跨度小于200m的桥梁，可以考虑竖向和扭转力矩。跨度大于200m的桥梁，特别是悬臂施工的大跨度桥梁，其竖向力和扭矩应根据风洞试验和详细的抖振响应分析获得。