JTGT3360-01-2018公路桥梁抗风设计规范.pdf

JTG 中华人民共和国行业推荐性标准JTG/T 3360-01-2018 公路桥梁抗风设计规范Wind-resistant Design Specification for Highway Bridges 2018-11-19发布2019-03-01实施中华人民共和国交通运输部发布中华人民共和国行业推荐性标准公路桥梁抗凤设计规范Wind-resistant Design Specification for Highway Bridges JTG/T 3360-01-2018 主编单位：同济大学批准部门：中华人民共和国交通运输部实施日期：2019年03月01日8飞交通去版社肤彷有限芯司中华人民共和国交通运输部公第79号It l=I 交通运输部关于发布公路桥梁抗风设计规范的公告现发布公路桥梁抗风设计规范（JTG/T 3360-01-2018），作为公路工程行业推荐性标准，自2019年3月1日起施行，原公路桥梁抗风设计规范（JTG/T D60-01 2004）及其英文版同时废止。公路桥梁抗风设计规范（JTG/T 3360-01-2018）的管理权和解释权归交通运输部，日常解释和管理工作由主编单位同济大学负责。请各有关单位注意在实践中总结经验，及时将发现的问题和修改建议函告同济大学（地址：上海市四平路1239号同济大学桥梁馆313室，邮政编码：200092）。特此公告。交通运输部办公厅中华人民共和国交通运输部2018年11月19日2018年11月22日印发同ljii 目U昌根据交通运输部办公厅关于下达2013年度公路工程行业标准规范制修订项目计划的通知（交公路字2013169号）的要求，由同济大学承担对公路桥梁抗风设计规范（JTG/T D60-01-2004) （以下简称规范04版）的修订工作。本规范是对规范04版的全面修订。经批准颁发后以公路桥梁抗风设计规范(JTG/T3360-01 2018）颁布实施。本次规范修订工作系统总结了规范04版实施以来我国公路桥梁建设的经验，在充分吸收近年来我国桥梁抗风研究和抗风设计成果的基础上，有针对性地开展了专项支撑科研项目，参考借鉴了欧洲规范、英国BS5400规范、美国公路桥梁设计规范、日本和丹麦的规范或指南及其相关研究成果和工程实践经验，经过反复征求意见和修改，由交通运输部主管部门会同有关部门审查定稿。本次修订的主要内容包括：增加了基本要求、风致行车安全、虚拟风洞试验、桥址风观测等相关规定修订了全国基本风速图和风速值表；调整了风速参数确定的相关规定；补充了设计紊流强度的规定；调整并补充了风荷载确定的相关规定；补充了斜拉索与吊杆等动力特性基频估算修订了阻尼比确定的内容；修订了抗风承载能力极限状态与正常使用极限状态设计的有关规定补充了减振阻尼器设计的相关规定。本规范由陈艾荣负责起草第1章、第2章、第3章，陈艾荣、马如进负责起草第4章、第9章与附录A，马如进负责起草第5章、第6章，陈艾荣、王达磊负责起草第7章、第8章，王达磊、马如进负责起草第10章，王达磊负责起草第11章，马如进、刘高负责起草附录B王达磊、艾辉林负责起草附录C，艾辉林、刘高、刘天成负责起草附录D。请各单位在执行过程中，将发现的问题和意见，函告本规范日常管理组，耳关系人：陈艾荣（地址：上海市四平路1239号同济大学桥梁馆313室；邮政编码：200092；电话：021-65981871；传真：021-65984211;E-mail: a. chen tongji. edu. en），以便下次修订时参考。主编单位：同济大学参编单位：中交公路规划设计院有限公司上海矩尺土木科技有限公司中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司1-公路桥梁抗风设计规范（JTG/T 3360012018) 主编：陈艾荣主要参编人员：马如进王达磊刘高艾辉林刘天成主审：吉林参与审查人员：陈政清廖海黎李龙安袁洪彭兀诚韩大章马主周良茅兆祥许福友刘志文马人乐李加武王似舜吴怀义参与人员：李其恒崔传杰2 目次目次1 总则2 术语和符号22. 1 术语. . 2 2.2 符号73 基本要求.9 3. 1 一般规定93.2 抗风设计目标及性能要求.10 3.3 风荷载与其他作用组合.13 3.4 桥梁抗风设计流程.14 4 风速参数154. 1 基本风速.15 4.2 设计基准风速.16 4.3 设计紊流强度.235 凤荷载.25 5. 1 一般规定25.2 等效静阵风风速.26 5.3 主梁上的等效静阵风荷载305.4 桥墩、桥塔、斜拉索、主缆和吊杆（索）上的等效静阵风荷载.37 5.5 抖振惯性荷载及其效应455.6 施工阶段的风荷载.47 6 桥梁的动力特性.48 6. 1 一般规定46.2 动力特性计算有限元建模原则46. 3 斜拉桥的基频估算.50 6.4 悬索桥的基频估算516. 5 斜拉索及吊杆的频率估算公式.53 6.6 桥梁结构的阻尼比567 抗凤承载能力极限状态设计577. 1 一般规定577.2 静风稳定性577.3 驰振稳定性.61 公路桥梁抗风设计规范（JTG/T 3360-01 2018) 7.4 尾流驰振.657. 5 颤振稳定性667.6 涡激共振.75 7. 7 施工阶段的抗风稳定性检验.75 8 抗风正常使用极限状态设计778. 1 一般规定778.2 涡激共振.77 8.3 抖振.81 8.4 斜拉索与吊杆（索）. 81 8.5 风振舒适度控制标准.85 9 风致振动控制.87 9. 1 一般规定879.2 主梁879. 3 桥塔和高墩.90 9.4 斜拉索和吊杆（索）.91 10 凤致行车安全9510. 1 一般规定.95 10.2 风致行车安全评估.9510. 3 风障设计.9911 风洞试验及虚拟凤洞试验.101 附录A全国桥梁抗风风险区划图及凤速参数分布图表.103 附录B桥址凤观测基本要求.153附录C凤洞试验要求157附录D虚拟凤洞试验要求.167 本规范用词用语说明.179 2 总贝lj1 总则1. 0.1 为规范和指导公路桥梁的抗风设计按照安全可靠、技术先进、经济合理的原则，制定本规范。条文说明近年来，我国及世界桥梁的建设得到了快速发展，各类桥梁的建设也得益于抗风设计理论和技术的不断进步。1995年，我国出版了第一部公路桥梁抗风设计指南02004年，在吸收借鉴了欧洲规范、英国BS5400规范、美国公珞桥梁设计规范以及日本和丹麦的抗风设计规范或指南，并在我国桥梁抗风研究和己建桥梁实践的基础上，编制并颁布了公路桥梁抗风设计规范(JTG/TD60-01 2004），主要用于规范和指导公路桥梁的抗风设计。此次修订吸纳了近年来国内外桥梁成熟的抗风设计经验和研究成果，采用了基于性能的设计思想以及以分项系数表达的极限状态设计方法。1. 0. 2 本规范适用于主跨跨径350m以下的梁桥、主跨跨径600m以下的拱桥、主跨跨径1200m以下的斜拉桥、主跨跨径2000m以下的悬索桥以及其他各类公路桥梁的抗风设计。1. 0. 3 在设计使用年限内桥梁结构及构件的抗风性能应满足下列要求：1 在设计风作用水平或与其他作用效应组合下，应满足规定的强度、刚度及静力稳定性要求。2 在设i十风作用水平下应满足规定的静风稳定性和气功稳定性要求。3 在设计风作用水平或与其他作用效应组合下，应满足规定的耐久性、疲劳、行车及行人的安全性与舒适性要求。1. 0. 4 应根据桥位风环境、桥型、跨径等因素选择合适的桥梁结构体系及构件气功外形，必要时应通过增设气功措施、附加阻尼措施改善或提高结构抗风性能。1. 0. 5 公路桥梁的抗风设计除应符合本规范的要求外，尚应符合国家和行业现行有关标准的规定。公路桥梁抗风设计规范（JTG/T 3360-01 2018) 2 术语和符号2.1 术语2.1.1 基本风速basic wind speed 桥梁所在地区开阔平坦地貌条件下，地面以上lOm高度、重现期100年（即100年超越概率63.2%）、IOmin平均的年最大风速。2.1.2 桥梁设计基本风速basic wind speed at bridge site 桥位地面（或水面）以上lOm高度、重现期100年（即100年超越概率63.2%）、IO min平均的年最大风速。2.1.3 设计基准风速reference wind speed 桥梁或构件基准高度、重现期100年（即100年超越概率63.2%）、IOmin平均的年最大风速。2.1.4 桥梁设计基准风速bridge 时ere町ewind speed 特指桥梁主梁基准高度处的设计基准风速c2.1.5 风攻角wind attack angle 风的主流方向与水平面之间的夹角。2.1. 6 风偏角yaw angle 风的主流方向在水平面的投影与桥轴线的垂直面的夹角，如图2.1.6所示。图2.1. 6 风偏角定义示意图-2一术语和符号2.1. 7 阵风系数gust factor 时距为13s的瞬时风速与时距为IOmin的平均风速之间的比例系数，如图2.1. 7 所示。风，l时间lOmin 因2.l. 7 阵风系数定义示怠用2.1.8 紊流强度turbulence intensity 描述脉动风速随时间和空间变化程度的参数，为风速的脉动分量的标准差与平均风速之比。2.1. 9 WI风作用水平wind action W 1 对应于重现期10年（即10年超越概率65.1 % ）的风作用水平。2.1.10 W2风作用水平wind action W2 对应于重现期100年（即100年超越概率63.2%）的风作用水平O2.1.11 等效静阵风系数equivalent static gu问twind factor 考虑紊流强度、脉动空间相关性、加载长度（或高度）和结构构件离地面（或水面）高度等因素的顺风向风荷载加载时的风速比例系数。2. 1.12 地表粗糙高度terrain roughness height 反映大气边界层中地表起伏或地物高矮稀密程度的参数。2. 1.13 气动力aerodynamic force 风对结构构件所产生的气动作用力的总称。2.1.14 气动力系数aerodynamic force coefficients 表征在风作用下结构构件所受气动力大小的元量纲参数。3一公路桥梁抗风设计规范（JTC/T 3360-01 2018) 2. 1. 15 静气动力aerostatic force 表征平均风作用在结构构件上的静力作用力。在横桥向风作用下，对主梁可以用静力三分力表示，在体轴上称为横桥向力、竖向力和扭转力矩，在风轴上称为阻力、升力和扭转力矩。相应的气动力系数在体轴上称为横桥向力系数竖向力系数和扭转力矩系数，在风轴上称为阻力系数、升力系数和扭转力矩系数。2. 1.16 静力稳定性static stability 结构或构件在静力荷载作用下维持平衡状态的能力。2. 1. 17 静风稳定性aerostatic stability 在静气动力作用下，结构的变形所引起的附加气动力超过了结构抵抗能力的增量而出现变形不断增大的失稳或发散现象，称为静风失稳包含静风横向失稳与静风扭转发散。静风稳定性为桥梁在静气动力作用下维持平衡状态而不出现静风失稳的能力。2. 1. 18 静风横向失稳aerostatic lateral buckling 横向静风荷载值超过桥梁主梁横向失稳I自界荷载值时出现的失稳、现象。2. 1. 19 静风扭转发散aerostatic torsional divergence 在风的静力扭转力矩作用下，桥梁主梁扭转变形的附加攻角所产生的气动力矩增量超过了结构抵抗力矩的增量，出现扭转角不断增大的发散现象。2. 1. 20 气功失稳aerodynamic instability 振动的桥梁或构件由于气流的反馈作用不断吸取能量，其振动振幅逐步或突然增大的发散性自激振动失稳现象，主要表现为颤振和驰振两种形式。2. 1. 21 颤振flutter 振动的桥梁或构件通过气流的反馈作用不断吸取能量，扭转振幅逐步或突然增大的发散性自激振动失稳现象。2. 1. 22 驰振galloping 振动的桥梁或构件通过气流的反馈作用不断吸取能量，横风向弯曲振幅逐步增大的发散性自激振动失稳现象。2.1. 23 尾流驰振wake galloping 一定距离内的并列结构或构件在上游结构或构件的尾流诱发下，下游结构或构件产生的一种驰振现象。二4术语和符号2. 1. 24 涡激共振vortex resonance 风经过结构时产生游涡脱落当被涡脱落频率与结构或构件的自振频率接近或相等时，由涡激力所激发出的结构或构件的一种共振现象。2.1.25 抖振buffeting 在风的脉动力、上游构造物尾流的脉动力或风绕流结构的紊流脉动力的作用下，结构或构件发生的一种随机振动现象。2.1. 26 抖振惯性荷载buffeting inertial load 结构抖振引起的惯性作用力。2. 1. 27 风雨激振wind-rain induced vibration 拉索或吊索在风和雨共同作用下发生的一种驰振现象。2.1.28 参数共振parameter oscillation 桥面或桥塔在斜拉索弦长方向的小幅振动引起的一种斜拉索横向振动放大现象。2.1.29 线性内部共振linearly internal resonance oscillation 桥面或桥塔在垂直于斜拉索弦长方向的小幅振动引起的一种斜拉索横向振动放大现象。2.1.30 静风失稳临界风速critical wind speed of aerostatic instability 结构发生静风横向失稳和静风扭转发散的最低风速，相应的临界风速也称为静风横向失稳临界风速和静风扭转发散临界风速。2.1.31 颤振临界风速fluttercritical wind speed 结构或构件发生颤振的最低风速。2. 1. 32 驰振临界风速galloping critical wind speed 结构或构件发生驰振的最低风速。2.1.33 涡激共振起振风速vortex resonance onset wind speed 结构或构件发生涡激共振的最低风速。2. 1. 34 风洞wind tunnel 以人工的方式产生并且控制有一定流动特性的气流，用来模拟试验对象周围气体的流动情况，并根据相似性原理进行各种空气动力学试验的一种管道状试验设备。公路桥梁抗风设计规范（JTG/T3360-01-2018) 2. 1. 35 虚拟风洞vi时ualwind tunnel 基于计算流体动力学的基本原理，通过计算机模拟生成均匀流或紊流风场，并对风场中的结构或构件的绕流、气动力、气弹现象等进行模拟及计算分析的仿真技术。2. 1. 36 风洞试验wind tunnel testing 在风洞中，研究气体流动及其与结构和构件的相互作用，以获取风环境参数、结构气动力、验证抗风性能的试验。2.1.37 虚拟风洞试验virtual wind tunnel testing 在虚拟风洞中，研究气体流动及其与结构和构件的相互作用，以获取风环境参数、结构气动力、验证抗风性能的试验。2.1.38 节段模型试验sectional model testing 将结构或构件的代表性节段加工成或模拟成刚性模型，所进行的获取结构风致响应、检验抗风性能的试验。2.1.39 静气动力试验aerostatic force testing 获取结构或构件静气动力的试验。2. 1. 40 节段模型振动试验sectional model vibration testing 利用节段模型测试结构或构件振动响应的试验。2.1. 41 桥塔模型试验bridge pylon model testing 利用桥塔模型测试桥塔静气动力或振动响应的试验。2.1.42 全桥气动弹性模型试验fullbridge aeroelastic model testing 将桥梁结构按二定相似条件加工成或模拟成三维弹性模型，利用该模型进行的获取结构风致响应以及检验抗风性能的试验。2.1.43 桥址风环境地形模拟试验bridge site topographic wind environment testing 考虑桥址所在地及其周边定市围内的地形、建筑物等影响，获取桥址风参数及其分布的试验。2. 1. 44 桥面行车风环境试验bridge deck wind environment testing 考虑桥塔、桥头建筑、拱肋及和架等对行车的影响所进行的获取桥面行车高度范围的风速剖面及绕流特征的试验。-6一术语和符号2. 1. 45 风致振动控制wind induced vibration control 提高或改善结构或构件抗风性能的技术包括增设气功措施、附加阻尼措施、增加结构措施等。2.1.46 风障windscreen 安装在主梁上降低桥面侧向风速影响以提高桥面行车安全性和舒适性的一种结构，一般由立柱、障条、锚固与减振等组成。2.1.47 风障挡风率solid ratio of wind screen 风障正立面实体部分面积与风障外轮廓总面积的比值。2.2 符号B一一主梁的特征宽度；b一一主梁特征宽度的一半；D一一主梁的特征高度；D一一拉索或吊杆的外径；Fr一一单位长度上的风荷载；Fg一一单位长度上的等效静阵风荷载；FH一一体轴坐标系中单位长度上的水平向风荷载；Fv一一体轴坐标系中单位长度上的垂直向风荷载；FD 风轴坐标系中单位长度上的顺风向风荷载；FL一一风轴坐标系中单位长度上的横风向风荷载；f一一频率；H一一桥塔高度；Gv一一等效静阵风系数；g一一重力加速度；Ir一一一颤振稳定性指数；I I L一一纵向横向垂直向脉动风速设计紊流强度；毛，王一一截面的主形心轴惯性矩；Id一一截面的自由扭转常数；I一一主梁的单位长度质量惯性矩；Iw一一一截面的约束扭转常数；L一一桥梁主跨跨径；l一一拉索或吊杆的长度；m一一结构单位长度质量；r一一截面惯性半径；U10一一基本风速；一7一公路桥梁抗风设计规范（JTG/T 3360012018) ijs!O 桥梁设计基本风速；u E一一驰振临界风速；u350 颤振LU/B 350 颤振开口断面LU/B 330, BID 5, Ju 200, l, 520 颤振闭口断面LU/B 330吨BID5,lu200, ! 330, B/D5, Ju 200, Ju 0. 20 涡激共振3.1. 3 当判定结构或构件在风作用下存在疲劳问题时，应进行抗疲劳设计。3.1. 4 当判定桥面高度处风对行车安全及舒适性存在影响时，应按本规范第10章的规定进行相应的风致行车安全评估及设计。3.2 抗凤设计目标及性能要求3.2.1 桥梁抗风风险区域应根据基本风速大小按表3.2.1进行划分，风险区域可按本规范附录A.1全国桥梁抗风风险区划图选取。表3.2.1桥梁抗凤凤险区域划分标准风险区域基本风速UIORl UIO二；，32.6m/s R2 24. 5m/s王三UIO 32. 6m/ s R3 U10 32. 6 3.2.2 桥梁的抗风设计按Wl风作用水平和W2风作用水平确定，对应风速取值及设计目标应满足表3.2.2的规定。表3.2.2桥梁抗风设计凤作用水平及相应的设计目标风作用水平设计风速取值设计目标与车辆等作用组合，应满足规定的强度、刚度、重现期10年（即10年超越概率65.1%) 静力稳定性及耐久性要求；Wl 的设计风速；应满足规定的疲劳、行车及行人的安全性及舒适当按确定的主梁上的风速值大于度要求；25m/s时，取25m/s在Wl风作用水平及以下风速范围不应发生影响正常使用的涡激共振1 l一公路桥梁抗风设计规范（JTG/T 3360012018) 表3.2. 2 （续）风作用水平设计风速取值设计目标应满足规定的强度、刚度及静:JJ稳定性要求；重现期100年（JOO年超越概率63.2%) 应满足规定的静风稳定性和气动稳定性要求；W2 的设计风速在Wl风作用水平及W2风作用水平风速范围内不应发生涡i殷共振条文说明WI和W2两个风作用水平对应的风速分别为重现其月10年（10年超越概率65.1 % ) 与重现期100年（100年超越概率63.2%）对应的风速值。设计基准期内的超越概率与重现期的关系可以用式（3）表示。PT ( t tL）二l一(1p) lL 式中：PT(t z三tL）一一设计基准期内的超越概率；tL一一设计基准期（年）；p一一年超越概卒，一般取l/tLo( 3-1) WI风作用水平体现了频遇荷载的概念，本规范取用了重现期10年（10年超越概率65.1 % ）作为WI风作用水平的风速取值依据，并另外规定以主梁高度处25m/s的风速作为与车辆荷载组合的风速限值。3.2.3 桥梁抗风性能的设计参数应按表3.2.3确定。表3.2.3桥梁抗凤性能的设计参数风作用水平作用效应设r，.参数设计状态内力、应力、静力稳定性等承载能力极限状态风荷载效应Wl 挠度、裂缝宽度等正常使用极限状态涡i敷共振振I画、加速度、起振Jxl速、等效应力幅正常使用极限状态风荷载效应内力、应力、静力稳定性等静风稳定性临界风速W2 涡激共振起振J5l速承载能力极限状态颤振临界风速驰振临界风速一12一基本要求3.3 风荷载与其他作用组合3.3.1 风荷载与其他作用的组合应符合现行公路桥涵设计通JTJ规范（JTG D60) 的规定，并应遵循下列原则：1 当风荷载与汽车荷载及相关作用组合时，风荷载按Wl风作用水平确定。2 在W2风作用水平下进行相关极限状态设计时，汽车荷载不参与荷载组合。3.3.2 风荷载与其他作用组合时的分项系数、组合值系数应按下列原则确定：1 按承载能力极限状态设计时，在风荷载作为主要可变作用的基本组合中，风速按W2风作用水平边取，汽车荷载不参与组合，风荷载的分项系数Q,= 1. 4 0 2 按承载能力极限状态设计时，在车辆荷载或其他可变作用作为主要可变作用的基本组合中，风速按Wl风作用水平选取，风荷载的分项系数Q二1.1，组合值系数c=l.Oo 3 按正常使用极限状态设计时，风速按Wl风作用水平选取，风荷载的频遇值系数f不口准永久值系数均取1.0。条文说明现行公路桥涵设计通用规范（JTGD60）中规定了基本组合为永久作用设计值和可变作用设计值的组合。实际应用中取某个荷载为主要可变作用，其他荷载参与组合。风荷载存在两种可能组合的情况：风荷载作为主要可变作用；车辆荷载或其他作用组合作为主要可变作用，风荷载参与组合。两组情况分别按两种风作用水平选取设计风速。3.4 桥梁抗风设计流程3. 4.1 桥梁结构抗风设计的流程可按图3.4.1进行。条文说明桥梁抗风设计贯穿于桥梁设计的各个阶段，可根据桥梁所在地的风险区域和结构特征分步骤实施。对风动力作用不敏感的结构或构件，设计中可仅考虑风的静力作用效应；对风动力作用敏感的结构或构件，需要同时进行风的静力和动力作用下的抗风设计。对风致行车安全有影响的桥梁，还需要考虑风致行车安全等问题。13 公路桥梁抗风设计规范（JTG/T 3360-01-2018) 图3.4. I 桥梁结构抗风设计流程-14 -风速参数4 风速参数4. 1 基本凤速4.1. 1 当桥梁所在地区的气象台站具有足够的连续风观测数据时，宜采用当地气象台站lOmin平均年最大风速的概率分布模型，推算重现期100年（100年超越概率63. 2%）的风速数学期望值作为基本风速U1004.1. 2 当缺乏风观测资料时桥梁所在地区的基本风速可依据本规范附录A.2全国基本风速分布值及分布图或本规范附录A. 3全国主要地区不同重现期的风速值，按较大值选取。条文说明本规范附录A.2与A.3中给出的风速取值，是以我国761个基本气象观测台站自建站起至2015年问记录的风速气象资料为依据分析得到的，所采用的气象台站历史数据覆盖时间为1953-2015年。此次所提供的基本风速值和其他不同重现期的风速值是采用预测均值匹配法对缺失数据进行插补，利用四阶线性矩检验法确定各台站极值风速并拟合出最优概率模型及分布参数，在满足99%保证率基础上按不同重现期计算得到的。4.1.3 全国各气象台站风速概率分布模型及参数值可按本规范附录A.4选取。条文说明由于全国各个气象台站的历史数据在区域分布上差异较大，概率分布模式不尽相同，极值风速的计算若采用羊一的极值分布类型是不尽合理的。为充分考虑母样本数据的统计特征，需要根据分布条件选择最优的概率模型，再对极值风速进行预测。四阶线性矩检验法根据概率密度分布函数与样本之间的四阶线性矩系数之差的绝对值最小来确定最优的概率密度模型函数。此次极值风速的计算，根据该方法从广义极值分布、皮尔逊圃型分布、广义逻辑分布、广义帕累托分布及广义正态分布中确定最优的分布函数，以及相应的位置参数、尺度参数和形状参数，并利用最优模型及参数预测得到基本风速。本规范附录A.4中的概率分布模型是根据气象台站的历史数据拟合得到的。利用该模型得到的不同重现期下的风速值可能与本规范附录A.2和附录A.3存在一定差别，公路桥梁抗风设计规范（JTG/T 3360 01 2018) 其原因在于本规范附录A.2和附录A.3中的风速值经过了相邻气象台站的相关性修正。4.1. 4 当从气象台站统计分析或通过本规范附录A获得的基本风速UIO小于24.5m/s 时，u10应取为24.5m/s0 条文说明为确保桥梁具有基本的抗风能力，根据能力设计的思想，本规范规定了最低基本风速24.5m/s的要求。4.2 设计基准风速4.2.1 地表粗糙度系数（）及地表粗糙高度z。可按表4.2. 1的规定选取；当桥位周边粗糙度存在差异时，可按下列方法确定：1 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。2 当所考虑范围内存在两种相近地表类别时A，可按地表粗糙度系数较小者取用；当桥梁上下游侧地表类别不同时可按地表粗糙度系数较小）侧取值O3 地表粗糙度系数影响范围可根据结构构件的最大高度h与长度l按图4.2.1 选取。表4.2.1地表分类地表类别地表状况地表粗糙度地表粗糙高度Zo系数。(m) A 海面、海岸、斤河水面、沙漠0. 12 0. 01 B 阳野、乡村、丛林、平坦开阔地及低层建筑物稀少地区0. 16 0.05 c 树木及低层建筑物等密集地区、中高层建筑物稀少地区、0.22 0. 3 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0.30 I. 0 、，i、J、ov“” hlJr , , , , 、- - -39 .- Jd 、FRA、/our- rdJWY fJG JA， f句3、；，、a）横桥向b) Ji民桥向笃14.2. I 确定地表粗糙度系数的影响范围-16一风速参数条文说明在大气边界层内，风速随离地高度逐渐增大。风速随高度增大的规律，主要取决于地表类别和温度垂直梯度。通常认为在离地面高度为300500m时，风速不再受地表类别的影响，也即达到所谓“梯度风速”，该高度称之为梯度风高度80D本规范各类地表类别的地表粗糙度系数。分别取为0.12、0.16、0.22和0.30，地表粗糙高度Zo分别取为0.Olm、0.05m、0.3m和1.Om，梯度风高度80分别取为300m、350m、400m和450m0图4-1给出了不同地表类另1J下的风速剖面变化规律及相应的梯度风高度，当主1J达梯度风高度之后认为风速不变。500 450 400 8 300 制250.rr 200 150 100 50 0 。20 t500=450m J0c=400m 80 罔4-1四种地表类别下风速沿高度分布曲线4.2.2 桥梁各构件基准高度Z可按表4.2.2取用。表4.2.2基准高度Z的确定方法构件悬索桥、斜拉桥拱桥主梁主梁主跨桥面距水而或地面的平均高度吊杆、拉：在或主缆构件的平均高度距水面或吊杆的中点fi!E水面或地面地面的高度的高度桥塔（墩、柱）水面或地面以上塔（1J、立柱的中点距水面或地面柱）65%高度处的高度拱肋拱J1fi!2水面或地面的高度注：水面以河流或海面的最低水位作为参考而c一17一/ 100 其他桥型取下列两条小的较大值：支点平均高度（桥面最大高程支点平均高程）x 0. 8; 桥梁设计高度水面或地面以上塔（墩、柱）65%高度处公路桥梁抗凤设计规范（JTG/T 3360 012018) 4.2.3 跨越深切河谷或山谷的桥梁及构件的基准高度Z可根据图4.2.3按下列方法选取：1 桥梁主梁的基准高度Z可按式（4.2.3）确定：Z二二zh(4.2.3) 式中：zh桥面距水面或谷底的高度。2 除主梁外其他构件的基准高度Z可取构件中点位置或桥塔65%高度位置与地面或水面之间的距离。主梁主梁z=izh Z拉zh 计算起始高度条文说明- -.计算起始高度谷底a）跨越山谷桥梁b）跨越河谷桥梁用4.2.3 跨越深切河谷或山谷桥梁的基准高度示意跨越河谷或山谷桥梁主梁的基准高度是基于横桥向风荷载位移等效的原则得到的，经过多座已建桥梁的验证，该方法是合理的。4.2.4 桥梁设计基本风速儿。可根据桥地表类别按式（4.2.4）计算：Us10 = kcU10 式中：kc一一基本风速地表类别转换系数，按表4.2.4取值；U10基本风速（mis）。表4.2.4基本风速地表类别转换系数k地表类别转换系数k,条文说明A 1. 174 B 1. 0 c 0. 785 (4.2.4) D 0.564 根据基本风速的定义，UIO为桥梁所在地区B类地表地面以上lOm高度处的风速值。而桥梁设计基本风速U,10为桥址离开地面（或水面）10日1高度处的风速值，其转换依据是保持梯度风高度处风速一致。以A类地表为例，梯度风高度Bo为300m,B类地表的梯度风高度Bo为350m，根据两类地表的梯度风高度处风速一致性可得：风速参数飞10（r12几（守）0.16 ( 4-1) 计算可得：Usio = 1. 174U10 ( 4-2) 对于C类和D类地表，按同样方法可得到相应的地表类别转换系数分别为0.785 年口0.56404.2.5 当桥址处风观测数据不充分或桥址所在地区的气象台站与桥址相距较远且与附近气象台站的地形地貌相差较大时对风作用敏感的重要桥梁宜设立桥址风观测站并按本规范附录B的规定进行风观测获取桥梁设计基本风速。当风观测得到的桥梁设计基本风速us!O转换为基本风速UIO小于24.5m/s时，基本风速取为24.Sm/so 条文说明通过风观测可以确定桥梁设计基本风速。表4-1给出了10座通过风观测获取桥梁设计基本风速的案例。表4-1通过凤观测确定桥梁设计基本风速的工程示例桥名桥7引主跨跨径（m)地表特征苏通长江大桥斜拉桥1 088 宽阔江面鄂东长江大桥斜拉桥926 江面广州江顺大桥斜拉桥700 江面港珠澳大桥斜拉桥458 宽阔海面润扬长江大桥悬索桥悬索桥1 490 江面矮寨大桥悬索桥1 176 峡谷坝陵河大桥悬索桥1 088 峡谷泰州长江大桥悬索桥1 080 江面四渡河大桥悬索桥9） 峡谷北盘江大桥（镇胜高速公路）悬索桥636 峡谷4.2.6 桥梁或构件基准高度Z处的设计基准风速可按式（4. 2. 6-1 ）、式（4. 2. 6-2) 计算：U, = k,I芝0U.rn u JQ) ,v 或ud = kfktkh u10 式中：ud一一桥梁或构件基准高度Z处的设计基准风速（mis);。桥址处的地表粗糙度系数，可按表4.2.1选取；k一一抗风风险系数，根据桥梁抗风风险区域按表4.2. 6-1确定；19 ( 4. 2. 6-1) ( 4. 2. 6-2) 公路桥梁抗风设计规范（JTG/T 3360 01-2018) kt一一地形条件系数对于平坦开阔地形取1.0，对峡谷谷口、山口可取1.2 1. 5；对重要桥梁，可通过风洞试验或虚拟风洞试验获得，且不应小于1.0; kh一一地表类别转换及风速高度修正系数，可按照构件的参考高度由表4.2. 6-2 选取，也可按式（4. 2. 6-3）式（4. 2. 6-6）确定；当计算确定的系数小于1.0或大于1.77时应按表4.2. 6-2选取。表4.2. 6-1 抗凤风险系数kc风险区域基本风速u!O(mis) 抗风风险系数kfRl R2 R3 32.624. s u10运32.6U10 三三 24.5 1. 05 1. 02 nu nu l 表4.2. 6-2 地表类别转换及凤速高度修正系数kb基准高度Z地表类别( m) A B c D 5 1. 08 1. 00 0.86 0. 79 10 1. 17 1. 00 0. 86 0. 79 15 1. 23 1. 07 0. 86 0. 79 20 1. 28 1. 12 0.92 0. 79 30 1. 34 1. 19 1. 00 0. 85 40 1. 39 1. 25 1. 06 0. 85 50 1. 42 1. 29 1. 12 0.91 60 1. 46 1. 33 1. 16 0.96 70 1. 48 1. 36 1. 20 1. 01 80 1. 51 1. 40 1. 24 1. 05 90 1. 53 1. 42 1. 27 1. 09 100 1. 55 1. 45 1. 30 1. 13 150 1. 62 1. 54 1. 42 1. 27 200 1. 68 1. 62 1. 52 1. 39 250 1. 73 1. 67 1. 59 1. 48 300 1. 77 1. 72 1. 66 1. 57 350 1. 77 1. 77 1. 71 1. 64 400 1. 77 1. 77 1. 77 1. 71 王三4501. 77 1. 77 1. 77 1. 77 k A = 1.叫主rl2( 4. 2. 6-3) fO A -li-/ 但喝一。nu吁中tEA- =- R LH 比(4.2.6-4) 风速参数kc = 0.叫元）0.22 (4.2.6同5)khD = Q. 564（主）0.30 (4.2.6-6) 条文说明风速随高度的变化比较复杂，既受地表类别的影响，又受温度的影响。工程上普遍采用对数律公式或指数律公式来描述风速随高度变化的规律。本规范中采用了指数律来表示风速沿高度的分布。考虑到基本风速高的区域，一般都处于强风、台风多发地区，本规范提出了抗风风险系数，是基于风险区域划分确定的。RI、R2、R3所对应的抗风风险系数相当于风速重现期分别为150年、120年和100年的风速提高系数。4.2.7 河谷或山谷的地表粗糙度系数可按C类或D类地表类别确定，当桥梁结构对风致振动敏感时宜通过模拟地形的风洞试验和虚拟风洞试验等方法确定，并应满足本规范附录C.7、附录D.5的相关规定条文说明多座跨越河谷或山谷的桥梁的桥位风观测以及地形风环境风洞试验研究表明，桥位处的风速分布一般符合C类或D类的地表类别的风速分布。表4-2给出了部分桥梁通过风洞试验和虚拟风洞试验所获取的地表类别。表4-2部分跨越河谷或山谷的桥梁的地表类别确定方法示例确定方法桥名桥型主跨跨径地形地表类别(m) 风洞虚拟风洞桥位试验试验风观测北盘江大桥（镇胜高速公路）悬索桥636 峡谷飞/ 飞D 北盘江大桥（杭瑞高速公路）斜拉桥720 峡谷/ D 抵母河大桥悬索桥538 峡谷飞D 四渡河大桥悬索桥900 峡谷飞飞D 坝陵河大桥悬索桥1 088 峡谷飞飞飞D 矮寨大桥悬索桥1 176 峡谷飞飞飞D 鸭池河大桥悬索桥800 峡谷飞/ D 贵州赫章大桥梁桥180 河谷飞c 4.2.8 在缺少桥位与周边气象台站的风速相关性的条件下，桥梁或构件的设计基准风速ud可按桥址与周边气象台站梯度风速一致的原则，按式（4.2.8-1）、式（4. 2. 8-2) 确定：-21一公路桥梁抗风设计规范（JTG/T3360-01-2018) 3 0.92 0. 88 0.84 条文说明桥梁施工期间的抗风设计需要考虑所处的风险区域、施工周期、抗风设计目标，以及风险损失大小等因素。考虑到施工期间遭遇极值风速的概率不能与使用期等同，一般22 风速参数通过施工年限和不超过成桥设计风速的概率（如取80%）综合确定。不超过的概率可表示为：p = (1 -I/R) T