橋梁風(fēng)工程講解課件

同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、橋梁工程系橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)

——橋梁與隧道工程專(zhuān)業(yè)碩士生課程主講教師：楊詠昕

副研究員．博士同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室橋梁工程系同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、橋梁工程系橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)1

上課教材：《公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范》，2004年出版參考資料：1.項(xiàng)海帆：《現(xiàn)代橋梁抗風(fēng)理論與實(shí)踐》2.Simiu&Scanlan：《風(fēng)對(duì)結(jié)構(gòu)的作用》3.李國(guó)豪：《橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與振動(dòng)》

上課方式：課堂講課為主，結(jié)合風(fēng)洞試驗(yàn)參觀授課講義：可以自由拷貝考試方式：實(shí)際橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目課程作業(yè)上課時(shí)間：總共12講，每講3學(xué)時(shí)課程作業(yè)：6周左右時(shí)間，指導(dǎo)2次上課地點(diǎn)：彰武校區(qū)北大樓403A室同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室課程概況上課教材：《公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范》，2004年出版上課方2同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第一講橋梁風(fēng)工程

1.風(fēng)工程

1.1風(fēng)工程定義（J.E.Cermak）Therationaltreatmentofinteractionsbetweenwindandmanandhisengineeredworksonthesurfaceoftheearth.Applicationsofwindengineeringarenotforthemostpartaeronauticalinnature,butarerelatedtowindeffectsonbuildings,structuresandpedestrians,shortrangetransportofairpollutantsandlocalwindmodificationbybuildings,urbangeometryandtopography.同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第一講橋梁風(fēng)工程1.3同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

1.2風(fēng)工程內(nèi)容A.結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載——壓力或力*B.風(fēng)振響應(yīng)——橋梁、結(jié)構(gòu)、拉索、煙囪、塔桅等*C.局部風(fēng)環(huán)境——行人風(fēng)環(huán)境、風(fēng)冷因子(Wind-chillFactor)D.污染和其它元素?cái)U(kuò)散問(wèn)題E.風(fēng)致運(yùn)動(dòng)——物體飄移F.建筑結(jié)構(gòu)空氣動(dòng)力學(xué)——通風(fēng)、空氣滲透、內(nèi)部流動(dòng)G.氣動(dòng)現(xiàn)象——車(chē)輛、船舶、帆船、體育等H.風(fēng)能利用——風(fēng)力發(fā)電、場(chǎng)地選擇I.氣象工程等

同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室1.2風(fēng)工程內(nèi)容A4同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

1.3風(fēng)工程國(guó)際機(jī)構(gòu)Ⅰ.1963Teddington,EnglandⅡ.1967Ottawa,CanadaⅢ.1971Tokyo,Japan(formallyestablished)Ⅳ.1975Heathrow(London),England☆

Ⅴ.1979FortCollin,Colorado,U.S.AⅥ.1983Goldcoast,Australia&Auckland,NewZealandA.ICWE——InternationalConferenceonWindEngineering.(InternationalConferenceorResearchSeminaronWindE-ffectsonBuildingsandStructures)同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室1.3風(fēng)工程國(guó)際機(jī)構(gòu)5同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

1.3風(fēng)工程國(guó)際機(jī)構(gòu)(續(xù))A.ICWE——InternationalConferenceonWindEngineering(InternationalConferenceorResearchSeminaronWindEffectsonBuildingsandstructures)(續(xù))Ⅶ.1987Aachen,F.R.GermanyⅧ.1991London,Qntario,Canada☆

Ⅸ.1995NewDelhi,IndiaⅩ.1999Copenhagen,DenmarkⅪ.2003Lubbock,Texas,U.S.A☆

Ⅻ.2007Cairns,Australia

Ⅻ.2011Amsterdam,Netherlands同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室1.3風(fēng)工程國(guó)際機(jī)構(gòu)(6同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

1.3風(fēng)工程國(guó)際機(jī)構(gòu)(續(xù))B.IAWE——InternationalAssociationforWindEngineeringEstablishedin1975;By-LawAssociationsinceJune2003CurrentPresident:Prof.YukioTamuraExecutiveCommittee:ShuyangCao&YaojunGe(China)

C.地區(qū)風(fēng)工程協(xié)會(huì)

Asia-PacificRegionSecretary:KennyKwok(HongKong)

Europe-AfricaRegionSecretary：JamesBaker(England)AmericaSecretary：AhsanKareem(U.S.A)2001:5thAsia-PacificConferenceonWindEngineering,Kyato,Japan2005:6thAsia-PacificConferenceonWindEngineering,Seoul,Korea2009:

7thinTaiwan,China同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室1.3風(fēng)工程國(guó)際機(jī)構(gòu)(7同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

1.4風(fēng)工程國(guó)內(nèi)機(jī)構(gòu)A.中國(guó)空氣動(dòng)力學(xué)會(huì)風(fēng)工程與工業(yè)空氣動(dòng)力學(xué)委員會(huì)（四年，2006第七屆）同濟(jì)大學(xué)副主席（葛耀君）單位B.中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)結(jié)構(gòu)風(fēng)工程委員會(huì)（兩年，2009年第十四屆）同濟(jì)大學(xué)主席（葛耀君）和秘書(shū)長(zhǎng)（朱樂(lè)東）單位C.中國(guó)振動(dòng)工程學(xué)會(huì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)委員會(huì)（四年，2005年第四屆）模態(tài)分析與實(shí)驗(yàn)委員會(huì)（四年，2005年第五屆）同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室1.4風(fēng)工程國(guó)內(nèi)機(jī)構(gòu)A8同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

2.風(fēng)工程論著

2.1主要著作[1].R.h.Scanlan＆E.Simiu,WindEffectsonStructures:AnIntrodu-ctiontoWindEngineering,JohnWiley&Sons,1996(3rd)[2].P.Krishna,RecentAdvancesinWindEngineering,WileyEasternLtd.1994[3].H.Sockel,Wind-ExcitedVibrationsofStructures,Springer-Verlag,1994[4].A.Larsen,AerodynamicsofLargeBridges,Balkema,Rotteldam,1992[5].A.Larsen,BridgeAerodynamics,Balkema,Rotterdam,1998[6].J.D-Holmes,WindLoadingofStructures,SponPress,London,2001[7].項(xiàng)海帆等，現(xiàn)代橋梁抗風(fēng)理論與實(shí)踐，人民交通出版社，2005同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2.風(fēng)工程論著2.19同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

2.2主要期刊[1].JournalofWindEngineeringandIndustrialAerodynamics(previ-ouslyJournalofIndustrialAerodynamics).1975～[2].JournalofSound&Vibration[3].JournalofAIAA[4].JournalofEngineeringMechanicsDivision,ASCE[5].JournalofStructuralEngineering,ASCE[6].JournalofFluidMechanics[7].JournalofWindandStructures,Korea同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2.2主要期刊[1].10同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

2.3知名專(zhuān)家加拿大

UniversityofWesternOntario(UWO):(全世界公認(rèn)第一座BLWT)

AlanG.Davenport,BarryJ.Vickery,NicholasIsyumov

DavidSurry,PeterKing,EricHo,HoriaHanganNationalResearchCouncil(NRC)&UniversityofOttawa

RobertI.Wardlaw,

HiroshiTanaka,KevinCooperSteveZan,GuyL.LaroseRWDIIncoporationInc.

PeterIrwin,MichaelJ.Soligo,JimingXie

同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2.3知名專(zhuān)家加拿大11同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

2.3知名專(zhuān)家(續(xù))B.美國(guó)

ColoradoStateUniversity

JackCermak,R.N.Meroney

JohnHopkinsUniversity

NicholasJonesTexasTechUniversity

KishorMehta,XinzhongChenUniversityofNotreDameAhsanKareem

UniversityofLousiana

SteveC.Cai

C.印度

PremKrishna同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2.3知名專(zhuān)家(續(xù))B12同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

2.3知名專(zhuān)家(續(xù))D.澳大利亞

MonashiUniversity

WilliamMelbourne,John.Holmes,JohnChengE.英國(guó)

ImperialCollege,TomWyattUniversityofBirmingham,JamesBakerF.德國(guó)

Hans-JurgenNiemann

G.丹麥

COWI—AllanLarsen

DMI—NielsFranckH.意大利

UniversityofGenoa,GiovanniSolariPolitechicodiMilano,G.Diana同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2.3知名專(zhuān)家(續(xù))D13同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

2.3知名專(zhuān)家(續(xù))I.日本TokyoPolytechnicUniversity,YukioTamuraKyotoUniversity,MasaruMatsumoto,H.ShiratoUniversityofTokyo,YozoFujino,J.Kanda

YokohomaNationalUniversity,ToshioMiyata,HitoshiYamadaKeioUniversity,ShuzoMurakami

J.中國(guó)

同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中國(guó)空氣動(dòng)力研究中心(綿陽(yáng))北京大學(xué)力學(xué)系、湍流國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室西南交大橋梁工程系 汕頭大學(xué)、湖南大學(xué)、長(zhǎng)安大學(xué)廣東建科所、香港科技大學(xué)、香港理工大學(xué)同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2.3知名專(zhuān)家(續(xù))I14同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

3.風(fēng)工程歷史

3.1平均風(fēng)荷載(～1760年)

JohnSmeaton(1724～1792)倫敦皇家協(xié)會(huì)提出的風(fēng)荷載計(jì)算公式

3.2脈動(dòng)風(fēng)荷載(1760～1890年)

1879年，TayBridge(75m鐵桁架橋)風(fēng)毀，列車(chē)上75人死亡設(shè)計(jì)者：ThomasBouch，風(fēng)速36m/s，CD=2.41889年，EiffelTower(300m鐵塔)建造成功設(shè)計(jì)者：GustavEiffel，陣風(fēng)因子1.4～1.7加拿大CNTower實(shí)測(cè)陣風(fēng)因子1.7

1stCivilEngineer同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室3.風(fēng)工程歷史3.115同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室風(fēng)毀年代橋名國(guó)家跨徑(m)設(shè)計(jì)者1818DryburghAbbeyBridge蘇格蘭79John&WilliamSmith1821UnionBridge德國(guó)140SirSamuelBrown1834NassauBridge英格蘭75Lossen&Wolf1836BrightonChairPierBridge英格蘭80SirSamuelBrown1838MontroseBridge蘇格蘭130SirSamuelBrown1839MenaiStraitsBridge威爾士180ThomasTelford1852Roche-BernardBridge法國(guó)195LeBlanc1854WheelingBridge美國(guó)310CharlesEllet1864Niagara-LewistonBridge美國(guó)320EdwardSerrel1879FirthofTayBridge蘇格蘭74ThomasBouch1889Niagara-CliftonBridge美國(guó)380SamuelKeefer

3.2脈動(dòng)風(fēng)荷載(續(xù))脈動(dòng)風(fēng)荷載時(shí)代遭風(fēng)毀的橋梁同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室風(fēng)毀年代橋名國(guó)家跨徑(16同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

3.3氣動(dòng)穩(wěn)定性(1890～1960年)November7,1940,TacomaNarrowsBridge風(fēng)毀錄像。設(shè)計(jì)者：LeonMoisseiff,風(fēng)速18～22m/s。Prof.F.B.Farquharson,UniversityofWashington.A．Thebridgewasfoundfrequentlydoingverticalbendingvibrationin1stand2ndsymmetricmodesunderverylightwindof3to6m/s.Themaximumdoubleamplitudewassaidtobeupto0.6mand0.8minthesemodes,respectively.B．Onthedayofthefinalfailure,thebridgeoscillatedforsomehoursinthe7thsymmetric(f=0.60hz)and8thasymmetricmodeswithwindof18m/sto22m/s.C．Whenthewindspeedwasabout19m/s,suddenlythe1stasymmetrictorsionalmotionstarted(f=0.23hz)andbecameviolent.Lateralmotionalsoincreased.Themaximumtorsionalamplitudereachedalmost±450beforethedisintegrationofthestructurestarted.同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室3.3氣動(dòng)穩(wěn)定性(1817同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

3.3氣動(dòng)穩(wěn)定性(續(xù))美國(guó):vonKarman,F.B.Farquharson,Fr.Bleich德國(guó):K.Kl?ppel挪威:A.Selberg日本:A.Hirai英國(guó):KitScruton風(fēng)致扭轉(zhuǎn)振動(dòng)橋面折斷墜落同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室3.3氣動(dòng)穩(wěn)定性(續(xù))18同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

3.4風(fēng)荷載研究(1960—20??)1960年:AlanG.Davenport提出了風(fēng)速統(tǒng)計(jì)和邊界層風(fēng)洞模擬方法1982年:AlanG.Davenport提出W=Ws+Wd

(ASCEFallConvention)1990年:AlanG.Davenport提出

WindLoadingChain同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室3.4風(fēng)荷載研究(1919同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

4.風(fēng)洞試驗(yàn)歷史

4.1風(fēng)洞風(fēng)場(chǎng)1879年:TayBridge風(fēng)毀，從無(wú)到有(靜風(fēng)壓力)1940年:TacomaNarrowsBridge風(fēng)毀，從靜到動(dòng)(動(dòng)風(fēng)壓力)1960年:A.G.Davenport建立首座邊界層風(fēng)洞，從動(dòng)到變

4.2縮尺模型

1936年:Prof.Nφkkentved第一次進(jìn)行房屋模型風(fēng)壓實(shí)驗(yàn)。均勻流場(chǎng)1945年:Nφkkentved和Irminger合作研究1946年:MartinJensen主持風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室提出紊流場(chǎng)方法同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室4.風(fēng)洞試驗(yàn)歷史4.20同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

4.3邊界層風(fēng)洞50年代:MartinJensen首次提出邊界層風(fēng)洞設(shè)想60年代:A.G.Davenport第一個(gè)實(shí)踐邊界層風(fēng)洞（結(jié)構(gòu)）60年代:JackCermak也同時(shí)實(shí)踐邊界層風(fēng)洞（環(huán)境）

4.4Davenport對(duì)邊界層風(fēng)洞試驗(yàn)的貢獻(xiàn)

A.Thedevelopmentofwindtunneltechniquessimulatingtheatmosphericboundarylayerflows.B.Thedevelopmentoffundamentalaerodynamicsonbluffbodiesandthestudyofaeroelasticbehaviorofstructures.C.Theadoptionofstatisticaltheoriesfortheknowledgeofatmosphericturbulenceandstructuraldynamicsandalsoinreliabilitytheories.D.Thedevelopmentofinstrumentations-efficientmeasure-mentofflow,pressure,displacement,etc.同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室4.3邊界層風(fēng)洞21同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

5.風(fēng)工程未來(lái)

5.1Prof.Davenportstated

Atthe5thAsia-PacificConferenceonWindEngineering,August2001.A.CasesStudy

TacomaNarrowsBridge,GoldenGateBridge,Ferrybridgecoolingtowers,CiticorpBuildingsB.ReliabilityBasis

Thisimpliesabalanceofaccuracyandriskandtherightemphasisforeachlinkofthe“windloadingchain”.同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室5.風(fēng)工程未來(lái)5.122同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室C.Reynolds&FroudeNumberEffects

Changesinstiffness,massanddampinginstructureswillleadtonewrequirementsindealingwithwindeffects.

D.ClimateChange

Specialconsiderationisneededtodealwithavarietyofseverestorms,hurricanes,tornadoes,downbursts,thunderstormsandblizzards.E.SurroundingEnvironment

Topography,Buildings,etc.同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室C.Reynold23同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

6.2Prof.Scanlanstated(inhislastwords):“ObservationonLow-SpeedAeroelasticity”—Aninvitedpaperfor150thAnniversaryofASCEA.Full-ScaleReynoldsNumberEffects

Properduplicationoffull-scaleReynoldsnumbereffectsisapracticalimpossibility.B.EquivalentFull-ScaleTurbulence

Properrealizationofequivalentfull-scaleturbulenceisalsoapracticalimpossibility同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室6.2Prof.Sc24同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室小結(jié)風(fēng)工程范疇：定義、內(nèi)容、機(jī)構(gòu)等2.風(fēng)工程論著：主要著作、主要期刊、知名專(zhuān)家等3.風(fēng)工程歷史：平均風(fēng)荷載、脈動(dòng)風(fēng)荷載、氣動(dòng)穩(wěn)定性等4.風(fēng)洞試驗(yàn)歷史：風(fēng)洞風(fēng)場(chǎng)、縮尺模型、邊界層風(fēng)洞等5.風(fēng)工程未來(lái)：Davenport、Scanlan等預(yù)言同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室小結(jié)風(fēng)工程范疇：定義、25下周同一時(shí)間再見(jiàn)!同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室下周同一時(shí)間再見(jiàn)!同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室26同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、橋梁工程系橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)

——橋梁與隧道工程專(zhuān)業(yè)碩士生課程主講教師：楊詠昕

副研究員．博士同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室橋梁工程系同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、橋梁工程系橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)27

上課教材：《公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范》，2004年出版參考資料：1.項(xiàng)海帆：《現(xiàn)代橋梁抗風(fēng)理論與實(shí)踐》2.Simiu&Scanlan：《風(fēng)對(duì)結(jié)構(gòu)的作用》3.李國(guó)豪：《橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與振動(dòng)》

上課方式：課堂講課為主，結(jié)合風(fēng)洞試驗(yàn)參觀授課講義：可以自由拷貝考試方式：實(shí)際橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目課程作業(yè)上課時(shí)間：總共12講，每講3學(xué)時(shí)課程作業(yè)：6周左右時(shí)間，指導(dǎo)2次上課地點(diǎn)：彰武校區(qū)北大樓403A室同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室課程概況上課教材：《公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范》，2004年出版上課方28同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第一講橋梁風(fēng)工程

1.風(fēng)工程

1.1風(fēng)工程定義（J.E.Cermak）Therationaltreatmentofinteractionsbetweenwindandmanandhisengineeredworksonthesurfaceoftheearth.Applicationsofwindengineeringarenotforthemostpartaeronauticalinnature,butarerelatedtowindeffectsonbuildings,structuresandpedestrians,shortrangetransportofairpollutantsandlocalwindmodificationbybuildings,urbangeometryandtopography.同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第一講橋梁風(fēng)工程1.29同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

1.2風(fēng)工程內(nèi)容A.結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載——壓力或力*B.風(fēng)振響應(yīng)——橋梁、結(jié)構(gòu)、拉索、煙囪、塔桅等*C.局部風(fēng)環(huán)境——行人風(fēng)環(huán)境、風(fēng)冷因子(Wind-chillFactor)D.污染和其它元素?cái)U(kuò)散問(wèn)題E.風(fēng)致運(yùn)動(dòng)——物體飄移F.建筑結(jié)構(gòu)空氣動(dòng)力學(xué)——通風(fēng)、空氣滲透、內(nèi)部流動(dòng)G.氣動(dòng)現(xiàn)象——車(chē)輛、船舶、帆船、體育等H.風(fēng)能利用——風(fēng)力發(fā)電、場(chǎng)地選擇I.氣象工程等

同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室1.2風(fēng)工程內(nèi)容A30同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

1.3風(fēng)工程國(guó)際機(jī)構(gòu)Ⅰ.1963Teddington,EnglandⅡ.1967Ottawa,CanadaⅢ.1971Tokyo,Japan(formallyestablished)Ⅳ.1975Heathrow(London),England☆

Ⅴ.1979FortCollin,Colorado,U.S.AⅥ.1983Goldcoast,Australia&Auckland,NewZealandA.ICWE——InternationalConferenceonWindEngineering.(InternationalConferenceorResearchSeminaronWindE-ffectsonBuildingsandStructures)同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室1.3風(fēng)工程國(guó)際機(jī)構(gòu)31同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

1.3風(fēng)工程國(guó)際機(jī)構(gòu)(續(xù))A.ICWE——InternationalConferenceonWindEngineering(InternationalConferenceorResearchSeminaronWindEffectsonBuildingsandstructures)(續(xù))Ⅶ.1987Aachen,F.R.GermanyⅧ.1991London,Qntario,Canada☆

Ⅸ.1995NewDelhi,IndiaⅩ.1999Copenhagen,DenmarkⅪ.2003Lubbock,Texas,U.S.A☆

Ⅻ.2007Cairns,Australia

Ⅻ.2011Amsterdam,Netherlands同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室1.3風(fēng)工程國(guó)際機(jī)構(gòu)(32同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

1.3風(fēng)工程國(guó)際機(jī)構(gòu)(續(xù))B.IAWE——InternationalAssociationforWindEngineeringEstablishedin1975;By-LawAssociationsinceJune2003CurrentPresident:Prof.YukioTamuraExecutiveCommittee:ShuyangCao&YaojunGe(China)

C.地區(qū)風(fēng)工程協(xié)會(huì)

Asia-PacificRegionSecretary:KennyKwok(HongKong)

Europe-AfricaRegionSecretary：JamesBaker(England)AmericaSecretary：AhsanKareem(U.S.A)2001:5thAsia-PacificConferenceonWindEngineering,Kyato,Japan2005:6thAsia-PacificConferenceonWindEngineering,Seoul,Korea2009:

7thinTaiwan,China同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室1.3風(fēng)工程國(guó)際機(jī)構(gòu)(33同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

1.4風(fēng)工程國(guó)內(nèi)機(jī)構(gòu)A.中國(guó)空氣動(dòng)力學(xué)會(huì)風(fēng)工程與工業(yè)空氣動(dòng)力學(xué)委員會(huì)（四年，2006第七屆）同濟(jì)大學(xué)副主席（葛耀君）單位B.中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)結(jié)構(gòu)風(fēng)工程委員會(huì)（兩年，2009年第十四屆）同濟(jì)大學(xué)主席（葛耀君）和秘書(shū)長(zhǎng)（朱樂(lè)東）單位C.中國(guó)振動(dòng)工程學(xué)會(huì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)委員會(huì)（四年，2005年第四屆）模態(tài)分析與實(shí)驗(yàn)委員會(huì)（四年，2005年第五屆）同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室1.4風(fēng)工程國(guó)內(nèi)機(jī)構(gòu)A34同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

2.風(fēng)工程論著

2.1主要著作[1].R.h.Scanlan＆E.Simiu,WindEffectsonStructures:AnIntrodu-ctiontoWindEngineering,JohnWiley&Sons,1996(3rd)[2].P.Krishna,RecentAdvancesinWindEngineering,WileyEasternLtd.1994[3].H.Sockel,Wind-ExcitedVibrationsofStructures,Springer-Verlag,1994[4].A.Larsen,AerodynamicsofLargeBridges,Balkema,Rotteldam,1992[5].A.Larsen,BridgeAerodynamics,Balkema,Rotterdam,1998[6].J.D-Holmes,WindLoadingofStructures,SponPress,London,2001[7].項(xiàng)海帆等，現(xiàn)代橋梁抗風(fēng)理論與實(shí)踐，人民交通出版社，2005同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2.風(fēng)工程論著2.135同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

2.2主要期刊[1].JournalofWindEngineeringandIndustrialAerodynamics(previ-ouslyJournalofIndustrialAerodynamics).1975～[2].JournalofSound&Vibration[3].JournalofAIAA[4].JournalofEngineeringMechanicsDivision,ASCE[5].JournalofStructuralEngineering,ASCE[6].JournalofFluidMechanics[7].JournalofWindandStructures,Korea同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2.2主要期刊[1].36同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

2.3知名專(zhuān)家加拿大

UniversityofWesternOntario(UWO):(全世界公認(rèn)第一座BLWT)

AlanG.Davenport,BarryJ.Vickery,NicholasIsyumov

DavidSurry,PeterKing,EricHo,HoriaHanganNationalResearchCouncil(NRC)&UniversityofOttawa

RobertI.Wardlaw,

HiroshiTanaka,KevinCooperSteveZan,GuyL.LaroseRWDIIncoporationInc.

PeterIrwin,MichaelJ.Soligo,JimingXie

同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2.3知名專(zhuān)家加拿大37同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

2.3知名專(zhuān)家(續(xù))B.美國(guó)

ColoradoStateUniversity

JackCermak,R.N.Meroney

JohnHopkinsUniversity

NicholasJonesTexasTechUniversity

KishorMehta,XinzhongChenUniversityofNotreDameAhsanKareem

UniversityofLousiana

SteveC.Cai

C.印度

PremKrishna同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2.3知名專(zhuān)家(續(xù))B38同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

2.3知名專(zhuān)家(續(xù))D.澳大利亞

MonashiUniversity

WilliamMelbourne,John.Holmes,JohnChengE.英國(guó)

ImperialCollege,TomWyattUniversityofBirmingham,JamesBakerF.德國(guó)

Hans-JurgenNiemann

G.丹麥

COWI—AllanLarsen

DMI—NielsFranckH.意大利

UniversityofGenoa,GiovanniSolariPolitechicodiMilano,G.Diana同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2.3知名專(zhuān)家(續(xù))D39同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

2.3知名專(zhuān)家(續(xù))I.日本TokyoPolytechnicUniversity,YukioTamuraKyotoUniversity,MasaruMatsumoto,H.ShiratoUniversityofTokyo,YozoFujino,J.Kanda

YokohomaNationalUniversity,ToshioMiyata,HitoshiYamadaKeioUniversity,ShuzoMurakami

J.中國(guó)

同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中國(guó)空氣動(dòng)力研究中心(綿陽(yáng))北京大學(xué)力學(xué)系、湍流國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室西南交大橋梁工程系 汕頭大學(xué)、湖南大學(xué)、長(zhǎng)安大學(xué)廣東建科所、香港科技大學(xué)、香港理工大學(xué)同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2.3知名專(zhuān)家(續(xù))I40同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

3.風(fēng)工程歷史

3.1平均風(fēng)荷載(～1760年)

JohnSmeaton(1724～1792)倫敦皇家協(xié)會(huì)提出的風(fēng)荷載計(jì)算公式

3.2脈動(dòng)風(fēng)荷載(1760～1890年)

1879年，TayBridge(75m鐵桁架橋)風(fēng)毀，列車(chē)上75人死亡設(shè)計(jì)者：ThomasBouch，風(fēng)速36m/s，CD=2.41889年，EiffelTower(300m鐵塔)建造成功設(shè)計(jì)者：GustavEiffel，陣風(fēng)因子1.4～1.7加拿大CNTower實(shí)測(cè)陣風(fēng)因子1.7

1stCivilEngineer同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室3.風(fēng)工程歷史3.141同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室風(fēng)毀年代橋名國(guó)家跨徑(m)設(shè)計(jì)者1818DryburghAbbeyBridge蘇格蘭79John&WilliamSmith1821UnionBridge德國(guó)140SirSamuelBrown1834NassauBridge英格蘭75Lossen&Wolf1836BrightonChairPierBridge英格蘭80SirSamuelBrown1838MontroseBridge蘇格蘭130SirSamuelBrown1839MenaiStraitsBridge威爾士180ThomasTelford1852Roche-BernardBridge法國(guó)195LeBlanc1854WheelingBridge美國(guó)310CharlesEllet1864Niagara-LewistonBridge美國(guó)320EdwardSerrel1879FirthofTayBridge蘇格蘭74ThomasBouch1889Niagara-CliftonBridge美國(guó)380SamuelKeefer

3.2脈動(dòng)風(fēng)荷載(續(xù))脈動(dòng)風(fēng)荷載時(shí)代遭風(fēng)毀的橋梁同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室風(fēng)毀年代橋名國(guó)家跨徑(42同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

3.3氣動(dòng)穩(wěn)定性(1890～1960年)November7,1940,TacomaNarrowsBridge風(fēng)毀錄像。設(shè)計(jì)者：LeonMoisseiff,風(fēng)速18～22m/s。Prof.F.B.Farquharson,UniversityofWashington.A．Thebridgewasfoundfrequentlydoingverticalbendingvibrationin1stand2ndsymmetricmodesunderverylightwindof3to6m/s.Themaximumdoubleamplitudewassaidtobeupto0.6mand0.8minthesemodes,respectively.B．Onthedayofthefinalfailure,thebridgeoscillatedforsomehoursinthe7thsymmetric(f=0.60hz)and8thasymmetricmodeswithwindof18m/sto22m/s.C．Whenthewindspeedwasabout19m/s,suddenlythe1stasymmetrictorsionalmotionstarted(f=0.23hz)andbecameviolent.Lateralmotionalsoincreased.Themaximumtorsionalamplitudereachedalmost±450beforethedisintegrationofthestructurestarted.同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室3.3氣動(dòng)穩(wěn)定性(1843同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

3.3氣動(dòng)穩(wěn)定性(續(xù))美國(guó):vonKarman,F.B.Farquharson,Fr.Bleich德國(guó):K.Kl?ppel挪威:A.Selberg日本:A.Hirai英國(guó):KitScruton風(fēng)致扭轉(zhuǎn)振動(dòng)橋面折斷墜落同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室3.3氣動(dòng)穩(wěn)定性(續(xù))44同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

3.4風(fēng)荷載研究(1960—20??)1960年:AlanG.Davenport提出了風(fēng)速統(tǒng)計(jì)和邊界層風(fēng)洞模擬方法1982年:AlanG.Davenport提出W=Ws+Wd

(ASCEFallConvention)1990年:AlanG.Davenport提出

WindLoadingChain同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室3.4風(fēng)荷載研究(1945同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

4.風(fēng)洞試驗(yàn)歷史

4.1風(fēng)洞風(fēng)場(chǎng)1879年:TayBridge風(fēng)毀，從無(wú)到有(靜風(fēng)壓力)1940年:TacomaNarrowsBridge風(fēng)毀，從靜到動(dòng)(動(dòng)風(fēng)壓力)1960年:A.G.Davenport建立首座邊界層風(fēng)洞，從動(dòng)到變

4.2縮尺模型

1936年:Prof.Nφkkentved第一次進(jìn)行房屋模型風(fēng)壓實(shí)驗(yàn)。均勻流場(chǎng)1945年:Nφkkentved和Irminger合作研究1946年:MartinJensen主持風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室提出紊流場(chǎng)方法同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室4.風(fēng)洞試驗(yàn)歷史4.46同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

4.3邊界層風(fēng)洞50年代:MartinJensen首次提出邊界層風(fēng)洞設(shè)想60年代:A.G.Davenport第一個(gè)實(shí)踐邊界層風(fēng)洞（結(jié)構(gòu)）60年代:JackCermak也同時(shí)實(shí)踐邊界層風(fēng)洞（環(huán)境）

4.4Davenpo