经验交流：大跨桥梁的抗风对策（三）

颤振稳定性和静风稳定性
在风荷载的静力作用下，大跨度桥梁可能会出现两种静力失稳，即由于弯矩过大而产生扭转发散，或者由于顺风向阻力过大而产生侧向屈曲。在风的作用下，可能会发生一种自激振动，风能的持续输入使振幅逐渐增大。根据截面形状的不同，这种发散振动可以是弯曲驰振、扭转颤振或弯扭耦合颤振，统称为动力失稳。静力稳定和动力失稳的较低临界风速将控制大跨度桥梁的抗风安全。
静态失稳和动态稳定都是危险的，在桥梁设计中必须避免。该规范不仅规定了颤振稳定性和驰振稳定性，还规定了桥梁的横向静力稳定性和静扭发散。本文将主要介绍颤振稳定性校核的方法。
桥梁的颤振检验风速按下式确定:
其中[Vcr]为颤振检验风速(m/s)；Vd为设计参考风速(米/秒)；为了考虑风洞试验误差和设计施工中不确定因素的综合安全系数，一般推荐K=1.2。μ是考虑风速波动和水平相关特性影响的无量纲修正系数，根据不同类型的表面粗糙度按表3取值:
在风攻角-3 ≤ α≤+范围内，颤振临界风速必须满足以下准则；
Vcr≥[Vcr](13)
其中Vcr为桥梁颤振的临界风速(m/s)。
本条文采用的颤振试验风速的表达形式与日本《本州四国桥抗风设计指南》及其他一些日本桥梁抗风设计指南在形式上相同。由于风谱和表面粗糙度的不同，日本《本州四国大桥抗风设计指南》给出的颤振试验风速修正系数μf值略小于此规定。而日本的设计基准风速重现期可能为150年，其总体结果接近这一规定。
英国BS5400E规范采用00°风攻角的风速按120年一遇1min的风速值(I级地貌以10min为时间距离系数为1.1)，其分项安全系数为:ν fl = 1.38，ν m = 1.05，ν f3 = 1.1。值为2.50时，缩减系数为0.8。
丹麦海带桥规定的动力稳定性试验风速采用PF < 10-7的失效概率基准，因此颤振试验风速在30°攻角范围内为1.5Ud。
对于跨度大于200m的桥梁，本规范还提出了颤振稳定性验算的分类规定，即颤振稳定性指标If按下式计算，不同要求的颤振稳定性验算按If范围按表5进行。(14)
其中:ft为一阶扭转频率(Hz)；b是桥面的全宽(米)。
对于跨度大于200m的桥梁，当颤振稳定指数IF小于2.5时，颤振临界风速可简单地按下式计算。