为了满足未来跨海桥梁建设的需求,抗风研究有必要开展如下四个方面的工作。

(一)开展海洋桥梁场址风场特性的研究

1. 开展面向工程的台风小尺度特性实测研究

近年来,我国台风实测研究发展迅速,获得了大量的大、中尺度气象数据,但海洋桥梁工程建造所需的小尺度数据仍很匮乏,故应开展面向工程的台风小尺度特性实测研究,以获取台风平均和湍流风场的时空特性。

2. 发展台风小尺度数值模拟技术

目前,基于天气预报模式(WRF)中尺度数值模式,利用嵌套技术,可获得较准确的平均风场数据,但分辨率较低,与实际工程需求还相差较大,因此,可在现有研究的基础上,采用计算流体动力学技术,建立台风小尺度的数值模型,以获取不同尺度下的风速时程、湍流特性和风剖面特征等关键信息。

(二)发展适用于特大跨度海洋桥梁的抗风设计理论和规范

1. 建立适用特大跨度海洋桥梁的抗风设计理论

针对海洋风场条件和特大跨度海洋桥梁自身结构特性,明确台风对特大跨桥梁的作用机理,发展更符合实际的三维台风风场模型,提出适用于特大跨度海洋桥梁的静风稳定、涡振、颤振及抖振等抗风分析方法。

2. 提出适用特大跨度海洋桥梁的抗风性能评价标准

特大跨度海洋桥梁的抗风性能评价标准是海洋桥梁抗风性能评估的关键所在,其科学决策涉及面广、过程十分复杂,亟待开展大量基础性研究工作。

(三)开展面向结构安全和行车舒适性的桥梁风振控制技术研究

1. 发展满足海洋桥梁抗风安全和行车舒适性的新型结构体系

随着未来桥梁建设逐步向海上推进,传统的桥梁结构体系无法满足抗风需求,需要在桥梁的结构类型、主梁形式、缆索体系等方面开展研究,提出既能满足海洋桥梁抗风安全又可兼顾行车舒适性的新型结构体系。

2. 研发适用于海上桥梁建造的新型施工技术

海上大风天气多、风力强,桥梁的施工环境恶劣,传统的大跨度桥梁施工方法将面临新的挑战,应明确施工过程中存在的关键抗风问题,提出适用于海上桥梁的施工工艺和组织管理方法。

3. 发展主动气动控制技术

主动控制技术是未来超大跨桥梁风振控制的发展方向,在理论研究方面已取得了一定的进展。从未来工程应用的角度,需进一步明确作用机理、提高实际应用的可靠性、解决制振过程中的能源供给问题等。

(四) 开展面向行车安全和通行能力的防风技术研究

1. 研发兼顾结构风振控制和行车安全的新型防风措施

现有桥梁的防风安全措施往往起不到提高结构抗风性能的作用,有时甚至会使其结构抗风性能恶化。在海上强风等气候条件下,亟需提出既不显著影响桥梁结构抗风性能又能够保障行车安全的新型防风措施。

2. 建立完善的风天智能交通运行管理系统

针对海洋桥梁工程面临的气候环境特点,建立完善的气候预警系统, 并结合结构形式、车型和路面条件形成一套完善、有效的智能交通运行管理系统,提高海上桥梁的通行能力。