DB32/T 3496-2019 桥梁结构抗风设计规范

ICS93.040

P28

DB32

江苏省地方标准

DB32/T3496—2019

桥梁结构抗风设计规范

Wind-resistantdesignspecificationforbridgestructures

2019-01-12发布2019-01-30实施

江苏省市场监督管理局发布

DB32/T3496—2019

目  次

前言......................................................................................................................................................................II

1范围.................................................................................................................................................................1

2规范性引用文件.............................................................................................................................................1

3术语和定义.....................................................................................................................................................1

4符号.................................................................................................................................................................3

5风特性参数计算.............................................................................................................................................4

6风荷载.............................................................................................................................................................7

7桥梁结构抗风安全性验算.............................................................................................................................9

8风致振动控制...............................................................................................................................................16

附录A（资料性附录）江苏省基本风速值.................................................................................................18

附录B（资料性附录）非平稳风速模型及特征参数.................................................................................20

附录C（资料性附录）桥梁气动力参数.....................................................................................................22

I

DB32/T3496—2019

前  言

本标准按照GB/T1.1-2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。

本标准由江苏省交通运输厅提出并归口。

本标准起草单位：东南大学、江苏省交通运输厅公路事业发展中心、苏州科技大学、江苏省工程师

学会风工程专业委员会、苏交科集团股份有限公司、江苏省气候中心。

本标准主要起草人：王浩、闵剑勇、陶天友、陈鑫、张宇峰、李爱群、陈兵、茅建校、许钧。

II

DB32/T3496—2019

桥梁结构抗风设计规范

1范围

本标准规定了面向公路桥梁结构抗风设计的风特性参数、风荷载、桥梁结构安全性验算、风致振动

控制的相关条文。

本标准适用于主跨800m以下的斜拉桥与主跨1500m以下的悬索桥，其他桥型的抗风设计参照执行。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

JTG/TD60-01公路桥梁抗风设计规范

JTGD60公路桥涵设计通用规范

JT/T926桥梁用黏滞流体阻尼器

3术语和定义

下列术语与定义适用于本文件：

3.1

基本风速basicwindspeed

开阔平坦地貌条件下，地面或水面以上10m高度处，重现期内的10min最大平均风速。

3.2

设计基准风速designstandardwindspeed

考虑局部地表粗糙度影响，结构或构件基准高度处重现期内的10min最大平均风速。

3.3

风速风向联合分布jointdistributionofwindspeedandwinddirection

以风速、风向为随机变量的联合概率分布。

3.4

非平稳风速模型nonstationarywindspeedmodel

考虑非平稳特征的风速模型。

3.5

地表粗糙度terrainroughness

反映大气边界层中地表起伏或地物高矮稀密的程度。

1

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3.6

空气静力系数aerostaticfactor

表征在风的静气动力作用下，结构断面受力大小的无量纲系数。

3.7

静力扭转发散aerostatictorsionaldivergence

在风的静力扭转力矩作用下，当风速达到临界值时，结构扭转变形的附加攻角所产生的空气力矩增

量超过了结构抵抗力矩的增量，而出现扭转角不断增大的失稳现象。

3.8

静力横向屈曲aerostaticlateralbuckling

横向静风荷载值超过结构横向屈曲临界荷载值时出现的失稳现象。

3.9

颤振flutter

振动的结构通过气流的反馈作用不断吸取能量，振幅逐步增大直至使结构破坏的发散性自激振动。

3.10

驰振galloping

振动的结构从气流中不断吸取能量，使非扁平截面的细长钝体结构的振幅逐步增大的发散性弯曲自

激振动。

3.11

涡激共振vortexresonance

气流绕经钝体结构时产生旋涡脱落，当旋涡脱落频率与结构的自振频率接近或相等时，由涡激力所

激发出的结构共振现象。

3.12

抖振buffeting

风的紊流成分所激发的结构随机振动，也称为紊流风效应。

3.13

颤振临界风速fluttercriticalwindspeed

判断桥梁发生颤振时临界点的风速。

3.14

驰振临界风速gallopingcriticalwindspeed

判断桥梁发生驰振时临界点的风速。

3.15

静力三分力aerostaticforce

气流绕过结构所产生的静力作用力的三个分量，即阻力、升力和扭矩。

2

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3.16

节段模型试验sectionalmodeltesting

将结构构件的代表性节段做成刚性模型，在风洞中测定其静力三分力或非定常气动力作用的试验。

3.17

全桥气动弹性模型试验fullaero-elasticmodeltesting

将结构按一定几何缩尺并满足各种必要的空气动力学相似条件制成的弹性三维空间模型，在风洞中

观测其在均匀流及紊流风场中各种风致效应的试验。

3.18

风致振动控制wind-inducedvibrationcontrol

为避免结构出现发散性风致振动或过大的限幅振动所采取的气动措施、结构措施或机械措施。

4符号

下列符号适用于本文件：

B——主梁宽度。

单位长度上的阻力。

FH——

单位长度上的扭矩。

FM——

单位长度上的升力。

FV——

H——主梁高度。

颤振稳定性指数。

If——

驰振临界风速。

Ucg——

颤振临界风速。

Ucr——

竖向涡激共振发生风速。

Ucvh——

扭转涡激共振发生风速。

Ucv——

桥面高度处的设计基准风速。

Ud——

设计基准风速。

Ug——

Ulb——静风横向屈曲临界风速。

Utd——静风扭转发散风速。

距地面或水面高度处的风速。

UZ——Z

平板的颤振临界风速。

Uco——

f——结构振动频率。

m——结构单位长度质量。

n——风的频率。

地表粗糙高度。

z0——

——地表粗糙度系数。

3

DB32/T3496—2019

攻角。

0——

结构的阻尼比。

s——

非平板主梁截面的颤振临界风速形状无量纲修正系数。

s——

——非0°攻角下相对0°攻角的颤振临界风速的无量纲修正系数。

考虑风速的脉动影响及水平相关特性的修正系数。

f——

——空气密度。

注：除特殊说明，本标准中单位均采用国际单位制。

5风特性参数计算

5.1风速计算

5.1.1基本风速

5.1.1.1当桥址区与附近的气象台站地貌类别相同，且具有足够的连续风速观测数据时，宜采用当地气

象台站年最大风速的概率分布类型，由l0min平均年最大风速推算重现期内（根据JTGD60规定可取

100年）的数学期望值作为基本风速。

5.1.1.2对于风敏感的桥梁结构，当桥址区附近的气象台站数据不能代表桥址区风环境时，应在桥址区

进行1年以上的风环境现场观测，并采用观测数据推算基本风速。

5.1.1.3对于非风敏感的桥梁结构，当桥址区缺乏风速观测资料时，基本风速可按附录A的江苏地区

基本风速分布表取值。

5.1.2设计基准风速

5.1.2.1风速沿竖直高度方向的分布宜按下述公式计算：

Z

2…………

UZ2UZ1(1)

Z1

式中，

地面或水面以上高度处的风速；

UZ2——Z2

地面或水面以上高度处的风速；

UZ1——Z1

——地表粗糙度系数。

5.1.2.2地表粗糙度系数可按表1和5.1.2.3的规定取用。

表1地表分类及地表粗糙度参数

地表粗糙高度

地表类别地表状况地表粗糙度系数z0(m)

A海面、海岸、开阔水面0.120.01

田野、乡村、丛林、平坦开阔地及低层建筑

B0.160.05

物稀少地区

4

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树木及低层建筑物等密集地区、中高层建筑

C0.220.30

物稀少地区、平缓的丘陵地

D中高层建筑物密集地区、起伏较大的丘陵地0.301.00

5.1.2.3当所考虑范围内存在两种粗糙度相差较大的地表类别时，地表粗糙度系数可取两者的平均值；

当所考虑范围内存在两种相近类别时，按最不利者取值；当桥梁上下游侧地表类别不同时，按最不利者

取值。

5.1.2.4当桥址区的风速观测数据不充分或当所在地区的气象台站与待建结构相距较远且与附近气象

台站的地形地貌相差较大时，宜设立现场风速观测站，并可利用现场与附近气象台站风速观测数据的相

关性推算桥址处的风速，再由式(1)计算设计基准风速Ug。

5.1.2.5当桥梁跨越较窄的海峡或峡谷等不易确定地表类别的特殊地形时，或待建物附近场地特征较为

复杂时，宜通过模拟地形的风洞试验、实地风速观测、数值风洞方法或其他可靠方法确定桥梁设计基准

风速。

5.1.3考虑风速风向联合分布的设计基准风速

5.1.3.1当桥址区各方向地貌特征差异显著或风速风向季节性特征明显，且具有足够连续风速观测数据

时，宜考虑风速风向联合分布确定设计基准风速。

5.1.3.2各方向最大风速概率分布宜采用广义极值分布，由各方向l0min最大风速分布概型推算重现期

内的数学期望值作为设计基准风速。

5.1.3.3考虑风速风向联合分布的概率分布函数宜按下式计算：

…………………

FU,fPUUg,(2)

式中，

FU,——风速风向联合概率分布函数；

f——风向频率函数，介于0~1之间；

风向为时该方向最大风速服从的概率分布函数，可按式确定；

PUUg,——(3)

U——风速变量；

设计基准风速。

Ug——

5.1.3.4各方向最大风速的概率分布函数按下式进行拟合：

1

U……………

PUUg,exp1(3)

式中，

——待拟合概率分布函数位置参数；

——待拟合概率分布函数尺度参数；

——待拟合概率分布函数形状参数。

5

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5.2紊流强度

风在水平方向的紊流强度Iu的平均值可按表2取值，与Iu方向垂直的水平及竖直方向的紊流强度

Iv、Iw分别取Iv=0.88Iu，Iw=0.50Iu。紊流强度的变化范围可为±30%。

表2紊流强度Iu基准值

地表粗糙度类别

高度(m)

ABCD

10<Z≤200.140.170.250.29

20<Z≤300.130.160.230.29

30<Z≤400.120.150.210.28

40<Z≤500.120.150.200.26

50<Z≤700.110.140.180.24

70<Z≤1000.110.130.170.22

100<Z≤1500.100.120.160.19

150<Z≤2000.100.120.150.18

5.3紊流积分尺度

顺风向与横风向的脉动风速紊流积分尺度可按表3取值，供模拟紊流积分尺度时参考。

表3紊流积分尺度基准值

紊流积分尺度(m)紊流积分尺度(m)

高度(m)高度(m)

LuLvLuLv

Z≤10502050<Z≤7012060

10<Z≤20703070<Z≤10014070

20<Z≤309040100<Z≤15016080

30<Z≤4010050150<Z≤20018090

40<Z≤5011050

5.4紊流功率谱密度

5.4.1当桥址区具有风速观测资料时，应按基于观测资料的紊流功率谱密度进行风场模拟。当桥址区

缺乏风速观测资料时，宜按下式规定的紊流功率谱密度进行风场模拟：

nSn495.4f

u……

23.53(4)

u0.47

*15.54f

6

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nSn6f

w…………(5)

u22

*14f

式中，

、分别为水平向、竖向的紊流功率谱密度；

SunSwn——

气流摩阻速度，可按式计算；

u*——(