顫振穩(wěn)定性和靜風(fēng)穩(wěn)定性
大跨度橋梁在風(fēng)荷載的靜力作用下有可能發(fā)生因計(jì)力矩過(guò)大而發(fā)生扭轉(zhuǎn)發(fā)散，或因順風(fēng)向的阻力過(guò)大而引起橫向屈曲這兩種靜力失穩(wěn)。橋梁在風(fēng)的作用下還有可能發(fā)生一種自激振動(dòng)，風(fēng)的能量的不斷輸入使振幅逐漸加大。根據(jù)斷面的不同形狀，這種發(fā)散性的振動(dòng)可以是彎曲型的馳振、扭轉(zhuǎn)型的顫振或彎扭耦合型的顫振，統(tǒng)稱(chēng)為動(dòng)力失穩(wěn)。靜力先穩(wěn)和動(dòng)力失穩(wěn)的臨界風(fēng)速的較低者將控制大跨度橋梁的抗風(fēng)安全。
靜力失穩(wěn)和動(dòng)力先穩(wěn)兩者都是危險(xiǎn)性的，都必須在橋梁設(shè)計(jì)時(shí)加以避免。此次規(guī)范除對(duì)顫振穩(wěn)定性和馳振穩(wěn)定性作了規(guī)定外，還對(duì)橋梁的橫向靜力穩(wěn)定性和靜力扭轉(zhuǎn)發(fā)散作了規(guī)定。本文將主要介紹有關(guān)顫振穩(wěn)定性檢算的方法。
橋梁的顫振檢驗(yàn)風(fēng)速按下式確定：
式中：[Vcr]為顫振檢驗(yàn)風(fēng)速（m／s）；Vd為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速（m/s）；K為考慮風(fēng)洞試驗(yàn)誤差及設(shè)計(jì)、施工中不確定因素的綜合安全系數(shù)，一般可取K=1.2。μf為考慮風(fēng)速脈動(dòng)影響及水平相關(guān)特性的無(wú)量綱修正系數(shù)，根據(jù)不同的地表粗糙類(lèi)別，按表3取值：
在風(fēng)攻角-3≤α≤＋范圍內(nèi)，顫振臨界風(fēng)速必須滿(mǎn)足以下準(zhǔn)則；
Vcr≥[Vcr](13)
式中：Vcr為橋梁顫振臨界風(fēng)速（m／s）。
本條文采用的顫振檢驗(yàn)風(fēng)速的表達(dá)式和日本《本州四國(guó)聯(lián)絡(luò)橋抗風(fēng)設(shè)計(jì)指南》以及日本的一些其他橋梁的抗風(fēng)設(shè)計(jì)指南在形式上是一樣的。由于采用的風(fēng)譜以及地表粗糙度值有所不同，日本《本州四國(guó)聯(lián)絡(luò)橋抗風(fēng)設(shè)計(jì)指南》給出的顫振檢驗(yàn)風(fēng)速修正系數(shù)μf的取值比本條文要稍微小一些，但日本的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速的重現(xiàn)或?yàn)?50年，其總體的結(jié)果與本條文接近。
英國(guó)BS5400E規(guī)范采用在00風(fēng)攻角時(shí)的檢驗(yàn)風(fēng)速基于為120年1min的風(fēng)速值（與10min間的時(shí)距系數(shù)為對(duì)Ⅰ類(lèi)地貌為1.1），其分項(xiàng)安全系數(shù)為：νfl＝1.38,νm＝1.05,νf3=1.1。在±2..50，折減系數(shù)為0.8。
丹麥大海帶橋規(guī)定的動(dòng)力穩(wěn)定性檢驗(yàn)風(fēng)速采用失效概率為Pf＜10-7的基準(zhǔn)，從而得到在±30攻角范圍內(nèi)的顫振檢驗(yàn)風(fēng)速為1.5Ud。
對(duì)于跨徑大于200m的橋梁，本規(guī)范還提出一個(gè)顫振穩(wěn)定性驗(yàn)算的分級(jí)規(guī)定，即按下式計(jì)算顫振穩(wěn)定性指數(shù)If，并根據(jù)If所在的范圍按表5進(jìn)行不同要求的顫振穩(wěn)定性驗(yàn)算。 (14)
式中：ft為一階扭轉(zhuǎn)頻率（Hz）；B為橋面全寬（m）。
對(duì)于跨徑大于200m的橋梁，當(dāng)其顫振穩(wěn)定性指數(shù)If＜2.5時(shí)，可按下式十分簡(jiǎn)便地計(jì)算其顫振臨界風(fēng)速。
大跨度橋梁在風(fēng)荷載的靜力作用下有可能發(fā)生因計(jì)力矩過(guò)大而發(fā)生扭轉(zhuǎn)發(fā)散，或因順風(fēng)向的阻力過(guò)大而引起橫向屈曲這兩種靜力失穩(wěn)。橋梁在風(fēng)的作用下還有可能發(fā)生一種自激振動(dòng)，風(fēng)的能量的不斷輸入使振幅逐漸加大。根據(jù)斷面的不同形狀，這種發(fā)散性的振動(dòng)可以是彎曲型的馳振、扭轉(zhuǎn)型的顫振或彎扭耦合型的顫振，統(tǒng)稱(chēng)為動(dòng)力失穩(wěn)。靜力先穩(wěn)和動(dòng)力失穩(wěn)的臨界風(fēng)速的較低者將控制大跨度橋梁的抗風(fēng)安全。
靜力失穩(wěn)和動(dòng)力先穩(wěn)兩者都是危險(xiǎn)性的，都必須在橋梁設(shè)計(jì)時(shí)加以避免。此次規(guī)范除對(duì)顫振穩(wěn)定性和馳振穩(wěn)定性作了規(guī)定外，還對(duì)橋梁的橫向靜力穩(wěn)定性和靜力扭轉(zhuǎn)發(fā)散作了規(guī)定。本文將主要介紹有關(guān)顫振穩(wěn)定性檢算的方法。
橋梁的顫振檢驗(yàn)風(fēng)速按下式確定：
式中：[Vcr]為顫振檢驗(yàn)風(fēng)速（m／s）；Vd為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速（m/s）；K為考慮風(fēng)洞試驗(yàn)誤差及設(shè)計(jì)、施工中不確定因素的綜合安全系數(shù)，一般可取K=1.2。μf為考慮風(fēng)速脈動(dòng)影響及水平相關(guān)特性的無(wú)量綱修正系數(shù)，根據(jù)不同的地表粗糙類(lèi)別，按表3取值：
在風(fēng)攻角-3≤α≤＋范圍內(nèi)，顫振臨界風(fēng)速必須滿(mǎn)足以下準(zhǔn)則；
Vcr≥[Vcr](13)
式中：Vcr為橋梁顫振臨界風(fēng)速（m／s）。
本條文采用的顫振檢驗(yàn)風(fēng)速的表達(dá)式和日本《本州四國(guó)聯(lián)絡(luò)橋抗風(fēng)設(shè)計(jì)指南》以及日本的一些其他橋梁的抗風(fēng)設(shè)計(jì)指南在形式上是一樣的。由于采用的風(fēng)譜以及地表粗糙度值有所不同，日本《本州四國(guó)聯(lián)絡(luò)橋抗風(fēng)設(shè)計(jì)指南》給出的顫振檢驗(yàn)風(fēng)速修正系數(shù)μf的取值比本條文要稍微小一些，但日本的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速的重現(xiàn)或?yàn)?50年，其總體的結(jié)果與本條文接近。
英國(guó)BS5400E規(guī)范采用在00風(fēng)攻角時(shí)的檢驗(yàn)風(fēng)速基于為120年1min的風(fēng)速值（與10min間的時(shí)距系數(shù)為對(duì)Ⅰ類(lèi)地貌為1.1），其分項(xiàng)安全系數(shù)為：νfl＝1.38,νm＝1.05,νf3=1.1。在±2..50，折減系數(shù)為0.8。
丹麥大海帶橋規(guī)定的動(dòng)力穩(wěn)定性檢驗(yàn)風(fēng)速采用失效概率為Pf＜10-7的基準(zhǔn)，從而得到在±30攻角范圍內(nèi)的顫振檢驗(yàn)風(fēng)速為1.5Ud。
對(duì)于跨徑大于200m的橋梁，本規(guī)范還提出一個(gè)顫振穩(wěn)定性驗(yàn)算的分級(jí)規(guī)定，即按下式計(jì)算顫振穩(wěn)定性指數(shù)If，并根據(jù)If所在的范圍按表5進(jìn)行不同要求的顫振穩(wěn)定性驗(yàn)算。 (14)
式中：ft為一階扭轉(zhuǎn)頻率（Hz）；B為橋面全寬（m）。
對(duì)于跨徑大于200m的橋梁，當(dāng)其顫振穩(wěn)定性指數(shù)If＜2.5時(shí)，可按下式十分簡(jiǎn)便地計(jì)算其顫振臨界風(fēng)速。