江陰長(zhǎng)江大橋正式建成通車標(biāo)志著中國(guó)有了第一座超千米的懸索橋，同時(shí)也成為世界上能夠建造千米級(jí)大橋的第六個(gè)國(guó)家。自從80年代初中國(guó)改革開放以來，中國(guó)已建成了一百余座各種類型的斜拉橋，成為世界上建造斜拉橋最多的國(guó)家。如果把即將于2001年建成的南京長(zhǎng)江二橋和福州閩江大橋統(tǒng)計(jì)在內(nèi)，在跨度超過500m的世界斜拉橋中中國(guó)的斜拉橋已占有十分重要的地位。1996年我國(guó)人民交通出版社出版了我國(guó)第一部由同濟(jì)大學(xué)和中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院編寫的《公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)指南》，幾年來已被廣泛用于多座大路橋梁的抗風(fēng)設(shè)計(jì)中。在此基礎(chǔ)上，受交通部的委托，同濟(jì)大學(xué)、中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院、中央氣象研究院以及西安公路交通大學(xué)針對(duì)其中的幾個(gè)關(guān)鍵問題進(jìn)行了專題研究，為形成最終的《公路橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范》奠定了基礎(chǔ)。這幾個(gè)專題的內(nèi)容以及通過多次修改形成的報(bào)批稿的目錄如表1所示。本文將主要介紹該規(guī)范編制中的幾個(gè)主要問題，其中包括基本風(fēng)速的確定、風(fēng)荷載的表達(dá)方式、橋梁動(dòng)力穩(wěn)定性檢驗(yàn)和風(fēng)洞試驗(yàn)要求等
全國(guó)基本風(fēng)速圖和風(fēng)壓圖
基本風(fēng)速定義為橋梁所在地區(qū)的開闊平坦地貌條件下，地面以上10m高度處，100年重現(xiàn)期的10min平均年風(fēng)速。
本次規(guī)范編制，采用我國(guó)657個(gè)基本臺(tái)站1961年至1995年間自己記錄的風(fēng)速資料，以極值I型分布曲線進(jìn)行擬合，將基準(zhǔn)高度從原來的20m高改為10m高，并考慮100年重現(xiàn)期，得到相應(yīng)各氣象臺(tái)站百年一遇的風(fēng)速值。鑒于目前我國(guó)有相當(dāng)多的氣象臺(tái)站，由于近年來城市建設(shè)的快速發(fā)展，使得臺(tái)站環(huán)境不能滿足空曠無遮擋的要求，致使風(fēng)速記錄明顯受人為因素的影響而偏小。本次研究，對(duì)其部分計(jì)算結(jié)果參照周圍臺(tái)站的情況予以適當(dāng)?shù)男拚?。與此同時(shí)，參照國(guó)內(nèi)其他的規(guī)范確定基本風(fēng)壓的下限值100年一遇為0.35kN／m2，50年一遇為0.30kN／m2，10年一遇為0.20kN／m2，相應(yīng)的基本風(fēng)速下限分別為24m/s，22m/s和18m／s.全國(guó)基本風(fēng)壓圖和風(fēng)速圖有如下特點(diǎn)：
1.東南沿海為我國(guó)大陸上的風(fēng)壓區(qū)。風(fēng)壓等值線大致與海岸平行，風(fēng)壓從沿海向內(nèi)陸遞減很快，到達(dá)離海岸50km處的風(fēng)速約為海邊風(fēng)速的75％，到100km處則僅為50％左右，這和造成這一地區(qū)大風(fēng)的主要天氣系統(tǒng)——臺(tái)風(fēng)有關(guān)。在這一區(qū)域內(nèi)，大致有三個(gè)特大風(fēng)壓帶，即湛江以南至海南沿海地區(qū)、廣東沿海地區(qū)以及浙江到福建省中部沿海地帶，百年一遇風(fēng)壓在0.90kN／m2（38m/s）以上。由于臺(tái)灣島對(duì)臺(tái)風(fēng)屏障作用，福建南部的風(fēng)壓有所減弱。
2.西北至華北北部和東北中部為我國(guó)大陸上風(fēng)壓的次大區(qū)。這一地區(qū)的大風(fēng)主要與西伯利亞寒流引起強(qiáng)冷空氣活動(dòng)有關(guān)，等風(fēng)壓線梯度由北向南遞減。
3.青藏高原為風(fēng)壓較大區(qū)。這一地區(qū)大風(fēng)主要是因海拔高度較高所造成的。但該區(qū)空氣密度較小，因此，雖然風(fēng)速很大，但所形成的風(fēng)壓相對(duì)較小。從風(fēng)壓圖和風(fēng)速圖的對(duì)比中可以反映出這一特點(diǎn)。
4.云貴高原、長(zhǎng)江中游以及南丘陵山區(qū)風(fēng)壓較小，特別是在四川中部、貴州、湘西和鄂西為我國(guó)風(fēng)壓最小的區(qū)域。大部分地區(qū)風(fēng)壓在0.4kN/m2（25m／s）以下。
5.臺(tái)灣、海南島和南海諸島的風(fēng)壓各自獨(dú)立成區(qū)，臺(tái)灣是我國(guó)風(fēng)壓的地區(qū)。據(jù)分析，其東部沿海風(fēng)壓可達(dá)175KN/m2（52m／s）以上；海南島的西、北、東部沿海風(fēng)壓約為0.9kN/m2（40m／s）。西沙群島受南海臺(tái)風(fēng)的影響，百年一遇風(fēng)壓達(dá)1.80kN/m2（54m／s）。南海其余諸島的風(fēng)壓略小于西沙。
新版風(fēng)壓分布圖在總體上沒有改變?cè)珖?guó)風(fēng)壓分布的總格局，有降低的，也有提高的，但應(yīng)該說更趨合理。且此次計(jì)算臺(tái)站數(shù)大大超過以往任何一次的分析，資料年限一般均達(dá)到30～35年，代表了當(dāng)前氣候背景值。
對(duì)重要的大跨徑橋梁，宜設(shè)立臨時(shí)橋址風(fēng)速觀測(cè)站，觀測(cè)時(shí)段不宜少于1年。由所獲得的短期風(fēng)速資料推求年極值風(fēng)速，并據(jù)此建立與附近氣象臺(tái)站的相關(guān)關(guān)系。
風(fēng)荷載
橋梁是處于大氣邊界層內(nèi)的結(jié)構(gòu)物，由于受到地理位置、地形條件、地面粗糙程度、離地面（或水面）高度、外部溫度變化等諸多因素的影響，作用于橋梁結(jié)構(gòu)上的風(fēng)荷載是隨時(shí)間和空間不斷變化的。從工程抗風(fēng)設(shè)計(jì)的角度考慮，可以把自然風(fēng)分解為不隨時(shí)間變化的平均風(fēng)和隨時(shí)間變化的脈動(dòng)風(fēng)的疊加，分別確定它們對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的作用。
對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)來說，風(fēng)荷載一般由三部分組成：一是平均風(fēng)的作用；二是脈動(dòng)風(fēng)背景作用；三是由脈動(dòng)風(fēng)誘發(fā)結(jié)構(gòu)抖振而產(chǎn)生的慣性力作用，它是脈動(dòng)風(fēng)譜和結(jié)構(gòu)頻率相近部分發(fā)生的共振響應(yīng)。在本規(guī)范中將平均風(fēng)作用和脈動(dòng)風(fēng)的背景作用兩部分合并，總的響應(yīng)和平均風(fēng)響應(yīng)之比稱為等效靜陣風(fēng)系數(shù)Gv，它是和地面粗糙程度、離地面（或水面）高度以及水平加載長(zhǎng)度相關(guān)的系數(shù)。
為了便于理解新規(guī)范中有關(guān)風(fēng)荷載的條文，我們列出了國(guó)內(nèi)外規(guī)范中有關(guān)風(fēng)荷載的規(guī)定，供參考。
1.在我國(guó)1987年的設(shè)計(jì)規(guī)范中，定義橫向設(shè)計(jì)風(fēng)壓為：該公式僅僅考慮了平均風(fēng)的靜力作用，沒有考慮脈動(dòng)風(fēng)的背景響應(yīng)和結(jié)構(gòu)的振動(dòng)慣性力的影響，是偏于不安全的。
2.日本《道路橋抗風(fēng)設(shè)計(jì)便覽》適用于跨徑小于200m的橋梁。其設(shè)計(jì)風(fēng)速和設(shè)計(jì)風(fēng)荷載定義為：其中：ρ為空氣密度；E1為高度及地表粗糙度修正系數(shù)；CD為橋面阻力系數(shù)；An為橋梁順風(fēng)向投影面積；G=1、9，為陣風(fēng)響應(yīng)系數(shù)，是一個(gè)常數(shù)。
在上式中，引入了陣風(fēng)響應(yīng)系數(shù)，體現(xiàn)了風(fēng)的紊流成分的影響，但沒有考慮風(fēng)的空間相關(guān)，跨徑小平200的橋梁是可以適用的。
3.在日本《本州四國(guó)聯(lián)絡(luò)橋抗風(fēng)設(shè)計(jì)指南》中，大跨度橋梁的設(shè)計(jì)風(fēng)速和設(shè)計(jì)風(fēng)荷載分別表達(dá)為：其中：ν1為高度修正系數(shù)；ν2為水平長(zhǎng)度陣風(fēng)修正系數(shù)；ν4司為動(dòng)力效應(yīng)風(fēng)載修正系數(shù)；其余參數(shù)意義同上。該式反映了因考慮風(fēng)的水平相關(guān)使風(fēng)荷載的脈動(dòng)影響隨跨長(zhǎng)增加的折減效應(yīng)。
4.英國(guó)BS5400規(guī)范也采用等效靜陣風(fēng)荷載的概念，設(shè)計(jì)風(fēng)速取為陣風(fēng)風(fēng)速，其風(fēng)速與設(shè)計(jì)風(fēng)荷載分別表達(dá)為：其中：K1為重現(xiàn)期系數(shù)；S1為穿谷系數(shù)；S2為陣風(fēng)系數(shù)，該系數(shù)考慮了水平長(zhǎng)度折減。
全國(guó)基本風(fēng)速圖和風(fēng)壓圖
基本風(fēng)速定義為橋梁所在地區(qū)的開闊平坦地貌條件下，地面以上10m高度處，100年重現(xiàn)期的10min平均年風(fēng)速。
本次規(guī)范編制，采用我國(guó)657個(gè)基本臺(tái)站1961年至1995年間自己記錄的風(fēng)速資料，以極值I型分布曲線進(jìn)行擬合，將基準(zhǔn)高度從原來的20m高改為10m高，并考慮100年重現(xiàn)期，得到相應(yīng)各氣象臺(tái)站百年一遇的風(fēng)速值。鑒于目前我國(guó)有相當(dāng)多的氣象臺(tái)站，由于近年來城市建設(shè)的快速發(fā)展，使得臺(tái)站環(huán)境不能滿足空曠無遮擋的要求，致使風(fēng)速記錄明顯受人為因素的影響而偏小。本次研究，對(duì)其部分計(jì)算結(jié)果參照周圍臺(tái)站的情況予以適當(dāng)?shù)男拚?。與此同時(shí)，參照國(guó)內(nèi)其他的規(guī)范確定基本風(fēng)壓的下限值100年一遇為0.35kN／m2，50年一遇為0.30kN／m2，10年一遇為0.20kN／m2，相應(yīng)的基本風(fēng)速下限分別為24m/s，22m/s和18m／s.全國(guó)基本風(fēng)壓圖和風(fēng)速圖有如下特點(diǎn)：
1.東南沿海為我國(guó)大陸上的風(fēng)壓區(qū)。風(fēng)壓等值線大致與海岸平行，風(fēng)壓從沿海向內(nèi)陸遞減很快，到達(dá)離海岸50km處的風(fēng)速約為海邊風(fēng)速的75％，到100km處則僅為50％左右，這和造成這一地區(qū)大風(fēng)的主要天氣系統(tǒng)——臺(tái)風(fēng)有關(guān)。在這一區(qū)域內(nèi)，大致有三個(gè)特大風(fēng)壓帶，即湛江以南至海南沿海地區(qū)、廣東沿海地區(qū)以及浙江到福建省中部沿海地帶，百年一遇風(fēng)壓在0.90kN／m2（38m/s）以上。由于臺(tái)灣島對(duì)臺(tái)風(fēng)屏障作用，福建南部的風(fēng)壓有所減弱。
2.西北至華北北部和東北中部為我國(guó)大陸上風(fēng)壓的次大區(qū)。這一地區(qū)的大風(fēng)主要與西伯利亞寒流引起強(qiáng)冷空氣活動(dòng)有關(guān)，等風(fēng)壓線梯度由北向南遞減。
3.青藏高原為風(fēng)壓較大區(qū)。這一地區(qū)大風(fēng)主要是因海拔高度較高所造成的。但該區(qū)空氣密度較小，因此，雖然風(fēng)速很大，但所形成的風(fēng)壓相對(duì)較小。從風(fēng)壓圖和風(fēng)速圖的對(duì)比中可以反映出這一特點(diǎn)。
4.云貴高原、長(zhǎng)江中游以及南丘陵山區(qū)風(fēng)壓較小，特別是在四川中部、貴州、湘西和鄂西為我國(guó)風(fēng)壓最小的區(qū)域。大部分地區(qū)風(fēng)壓在0.4kN/m2（25m／s）以下。
5.臺(tái)灣、海南島和南海諸島的風(fēng)壓各自獨(dú)立成區(qū)，臺(tái)灣是我國(guó)風(fēng)壓的地區(qū)。據(jù)分析，其東部沿海風(fēng)壓可達(dá)175KN/m2（52m／s）以上；海南島的西、北、東部沿海風(fēng)壓約為0.9kN/m2（40m／s）。西沙群島受南海臺(tái)風(fēng)的影響，百年一遇風(fēng)壓達(dá)1.80kN/m2（54m／s）。南海其余諸島的風(fēng)壓略小于西沙。
新版風(fēng)壓分布圖在總體上沒有改變?cè)珖?guó)風(fēng)壓分布的總格局，有降低的，也有提高的，但應(yīng)該說更趨合理。且此次計(jì)算臺(tái)站數(shù)大大超過以往任何一次的分析，資料年限一般均達(dá)到30～35年，代表了當(dāng)前氣候背景值。
對(duì)重要的大跨徑橋梁，宜設(shè)立臨時(shí)橋址風(fēng)速觀測(cè)站，觀測(cè)時(shí)段不宜少于1年。由所獲得的短期風(fēng)速資料推求年極值風(fēng)速，并據(jù)此建立與附近氣象臺(tái)站的相關(guān)關(guān)系。
風(fēng)荷載
橋梁是處于大氣邊界層內(nèi)的結(jié)構(gòu)物，由于受到地理位置、地形條件、地面粗糙程度、離地面（或水面）高度、外部溫度變化等諸多因素的影響，作用于橋梁結(jié)構(gòu)上的風(fēng)荷載是隨時(shí)間和空間不斷變化的。從工程抗風(fēng)設(shè)計(jì)的角度考慮，可以把自然風(fēng)分解為不隨時(shí)間變化的平均風(fēng)和隨時(shí)間變化的脈動(dòng)風(fēng)的疊加，分別確定它們對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的作用。
對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)來說，風(fēng)荷載一般由三部分組成：一是平均風(fēng)的作用；二是脈動(dòng)風(fēng)背景作用；三是由脈動(dòng)風(fēng)誘發(fā)結(jié)構(gòu)抖振而產(chǎn)生的慣性力作用，它是脈動(dòng)風(fēng)譜和結(jié)構(gòu)頻率相近部分發(fā)生的共振響應(yīng)。在本規(guī)范中將平均風(fēng)作用和脈動(dòng)風(fēng)的背景作用兩部分合并，總的響應(yīng)和平均風(fēng)響應(yīng)之比稱為等效靜陣風(fēng)系數(shù)Gv，它是和地面粗糙程度、離地面（或水面）高度以及水平加載長(zhǎng)度相關(guān)的系數(shù)。
為了便于理解新規(guī)范中有關(guān)風(fēng)荷載的條文，我們列出了國(guó)內(nèi)外規(guī)范中有關(guān)風(fēng)荷載的規(guī)定，供參考。
1.在我國(guó)1987年的設(shè)計(jì)規(guī)范中，定義橫向設(shè)計(jì)風(fēng)壓為：該公式僅僅考慮了平均風(fēng)的靜力作用，沒有考慮脈動(dòng)風(fēng)的背景響應(yīng)和結(jié)構(gòu)的振動(dòng)慣性力的影響，是偏于不安全的。
2.日本《道路橋抗風(fēng)設(shè)計(jì)便覽》適用于跨徑小于200m的橋梁。其設(shè)計(jì)風(fēng)速和設(shè)計(jì)風(fēng)荷載定義為：其中：ρ為空氣密度；E1為高度及地表粗糙度修正系數(shù)；CD為橋面阻力系數(shù)；An為橋梁順風(fēng)向投影面積；G=1、9，為陣風(fēng)響應(yīng)系數(shù)，是一個(gè)常數(shù)。
在上式中，引入了陣風(fēng)響應(yīng)系數(shù)，體現(xiàn)了風(fēng)的紊流成分的影響，但沒有考慮風(fēng)的空間相關(guān)，跨徑小平200的橋梁是可以適用的。
3.在日本《本州四國(guó)聯(lián)絡(luò)橋抗風(fēng)設(shè)計(jì)指南》中，大跨度橋梁的設(shè)計(jì)風(fēng)速和設(shè)計(jì)風(fēng)荷載分別表達(dá)為：其中：ν1為高度修正系數(shù)；ν2為水平長(zhǎng)度陣風(fēng)修正系數(shù)；ν4司為動(dòng)力效應(yīng)風(fēng)載修正系數(shù)；其余參數(shù)意義同上。該式反映了因考慮風(fēng)的水平相關(guān)使風(fēng)荷載的脈動(dòng)影響隨跨長(zhǎng)增加的折減效應(yīng)。
4.英國(guó)BS5400規(guī)范也采用等效靜陣風(fēng)荷載的概念，設(shè)計(jì)風(fēng)速取為陣風(fēng)風(fēng)速，其風(fēng)速與設(shè)計(jì)風(fēng)荷載分別表達(dá)為：其中：K1為重現(xiàn)期系數(shù)；S1為穿谷系數(shù)；S2為陣風(fēng)系數(shù)，該系數(shù)考慮了水平長(zhǎng)度折減。