大跨度桥梁的空气动力学挑战

摘要

作为大跨度桥梁最关键的挑战之一,桥梁空气动力学研究特别是桥梁颤振、涡激共振和拉索振动研究近年来取得了显著的成就,本文着重介绍悬索桥、斜拉桥和拱桥等三种大跨度桥梁所面临的空气动力学挑战。通过对润扬长江大桥、舟山西堠门大桥的抗风研究发现.传统三跨悬索桥跨径的固有上限在1500m左右,任何逼近或超过这一上限跨径的悬索桥就必须考虑采取颤振控制措施,但是如果采用宽开槽加劲梁断面或带竖向和水平稳定板的窄开槽加劲梁断面,5000m跨径的悬索桥也能有足够高的颤振临界风速。采用空间索面和流线型钢箱梁的斜拉桥具有良好的气动稳定性,即使是1088m的苏通长江大桥仍然具有足够的气动稳定性.但斜拉桥抗风的主要问题是长拉索的风雨激振及其控制问题,如果这一问题能够得到圆满的解决,斜拉桥的跨径还有可能进一步增加。与悬索桥和斜拉桥相比,拱桥跨径的增长比较慢、刚度下降也不大.以致于在10座世界最大跨度拱桥中只有一座出现了涡激共振问题,因此可以认为拱桥跨径的增长目前还没有受到空气动力学问题的影响。