科普|什么是桥梁风洞试验？

什么是桥梁风洞试验？

风灾是最常见、最严重的自然灾害之一，风对人类的危害，有相当一部分是通过对结构物的破坏而产生的，大量研究表明，跨度结构、高耸结构和超高层建筑都是典型的风敏感结构，风力的影响是控制其设计的最主要的因素，必须给予足够的重视，并进行充分的研究。由此看来，对于大型桥梁也必须进行风洞试验。风洞就是用来研究空气动力学的一种大型试验设施。

风洞其实不是个洞,而是一条大型隧道或管道,里面有一个巨型扇叶,能产生一股强劲气流。在风洞中安置桥梁模型,研究气体流动及其与模型的相互作用,以了解实际桥梁的空气动力学特性的一种空气动力实验方法。

桥梁风洞试验，在试验室专设风洞中进行的检验桥梁整体结构或局部构件在风载荷作用下的受力情况、结构稳定性和结构响应的桥梁整体或部分模型的试验。风洞是能产生特定人工气流的管道,按结构形式,分直流式风洞、回流式风洞(又分单回流式和双回流式)。为检测桥梁抗风性能的主要手段。主要用于大跨度柔性悬吊结构桥梁,如悬索桥和斜拉桥的抗风设计和检验。

风洞试验项目及抗风研究内容

在土木领域，风洞的研究对象主要为大跨度桥梁和高层建筑。 在这里主要介绍一下桥梁的抗风。

风洞的种类很多，包括低风速风洞、高风速风洞、超风速风洞、低密度风洞等。 不同的风洞适用于不同的研究对象。 在土木领域，风洞多为低风速风洞。

桥梁中的风洞试验大致可分为分为节段试验和全桥气弹试验，有时候为了研究桥址区的风场，也会做桥址区的地形试验。

节段试验采用桥梁主梁的某个节段作为试验模型，并不要求制作全桥模型，因此对风洞截面大小的要求要小一些。

全桥气弹模型则需要截面较大的风洞。 大跨度桥梁跨径小则几百米，大则将近两千米（加上边跨），按照1： 100缩尺，风洞的宽度至少也要十多米。 如果采用更小的缩尺比，那么模型的很多细部构件将无法真实模拟（例如栏杆、检修车轨道等），试验的精准度将大打折扣。

无论是节段模型试验还是全桥模型试验，试验的三个基本内容为三分力系数测试、颤振试验和涡振试验。

一座大跨度桥梁，若位于沿海，面临着台风的威胁，若位于深山峡谷，则面临着峡谷风的威胁。 不要小瞧风的威力，由于大跨度悬索桥这类桥梁偏柔，风对桥梁的影响往往是最关键的，甚至是决定性的。

为了确保桥梁的稳定性和安全性，桥梁风洞试验被用于评估桥梁在风力作用下的表现。做抗风设计的时候，要根据风洞模型试验，考察桥梁的特性，取得一些必要参数，为设计工程师提供依据，因而风洞试验是很重要的方面。

首先，桥梁风洞试验旨在评估桥梁的抗风能力。通过模拟不同风速和风向条件下的风压分布和结构响应，设计师可以了解桥梁在面对不同风场环境时的表现。这有助于确保桥梁在强风情况下不会产生过大的变形或振动，从而保证桥梁的结构稳定性和安全性。

其次，桥梁风洞试验有助于评估桥梁的气动稳定性。通过模拟不同风向和侧风角度，设计师可以研究桥梁在不同气动参数下的稳定性。这有助于设计师优化桥梁的气动设计，减小风阻和风压，降低桥梁发生倾覆和颤振的风险。

此外，桥梁风洞试验还可以评估桥面通行安全性。通过模拟车辆通过桥梁时的风力情况，设计师可以研究桥面通行安全性，包括车辆稳定性和驾驶员的操控能力。这有助于确保桥梁在风力作用下对车辆和乘员的安全无虞。