
关于本书
1940年11月7日,建成才四个月的美国华盛顿州塔科马悬索桥在八级大风作用下发生强烈的风致振动,造成桥面折断坠落的事故,震动了世界桥梁工程界,也成了桥梁抗风研究的起点。经过几代学者的努力,特别是20世纪60年代Scanlan教授和Davenport教授的奠基性工作,建立起桥梁风致振动分析的理论框架和风洞试验的方法,基本满足了一般大跨度桥梁的抗风设计要求。1964年召开了第一届结构风致效应国际会议,并在1975年的第四届会议上正式成立了国际风工程协会(IAWE)。75年来,国际风工程界没有再让塔科马桥风毁事故重演,而且在抗风理论和风工程实践方面都取得了巨大的进步。
1980年,由北京大学孙天凤教授发起成立了工业空气动力学委员会,中国的风工程研究开始起步。1985年,同济大学提出了多振型耦合的颤振分析理论,完成了上海南浦大桥的全桥模型试验,并在1987年的第七届国际风工程会议上作了大会报告,中国风工程界由此成为国际风工程大家庭的一员。20世纪90年代,国家“九五”重大科研项目是一次重要的机遇,中国的桥梁抗风研究在全国大跨度桥梁建设高潮的推动下,通过理论联系实际,取得了一些重要成果。中国的风工程研究队伍也不断扩大,并积极参加国际和地区的风工程会议,逐渐成长为国际风工程界的一支重要力量。
进入21世纪后,中国桥梁建设又迎来了新一轮的建设高潮,跨海工程建设的兴起激发了全国桥梁风工程研究的热情,中国的边界层风洞建设遍地开花,从20世纪90年代初的10余座猛增到60多座。在2011年的第十三届国际风工程大会上,中国代表超过百人,位居各国之首,中国风工程界已成为国际风工程大家庭的主要力量。
2007年,国家自然科学基金委员会启动了“重大工程的动力灾变”的重大研究计划。该书就是在“大跨桥梁抗风”子项目群中五个项目的研究基础上编著而成的。该书第1章中全面介绍了大跨桥梁抗风领域中三大科学问题的研究现状:由于大跨桥梁的快速发展,经典理论已不能适应超大跨度桥梁的需要;理论分析和实测数据的差异也表明桥梁风振理论精细化的必要性;一些新的风致振动现象的发现需要明确其致振机理,并提出有效的控制技术和方法,以保证大跨桥梁的抗风安全和车辆的安全舒适通行等10余项尚待研究解决的重要问题。
经过五年(2008~2012年)的分工研究和每年一次的交流,五个项目组的研究工作都取得了进展。该书第10章介绍了主要研究结论和成果。其中最突出的有以下几个方面:实现了目前最理想的二维湍流物理模拟及其桥梁气动力实验室识别,研发了精细化的风雨试验装置并用于探索桥梁构件风雨效应,发现了桥梁断面自激气动力作用下非线性大振幅迟滞扭转振动,提出了非线性桥梁风致效应全过程精细化分析方法和软件,实测并验证了大跨度悬索桥加劲梁和斜拉桥拉索的涡激振动,揭示了典型桥梁断面颤振和涡振的细观机理及控制原理。
科学研究是永无止境的。五年研究工作的总结不可能全面解决所有现存的问题,有些理论瓶颈是需要几代人的不懈努力才能克服的。然而,从实用的意义上为大桥工程的抗风安全提出可靠的解决方法是我们最迫切的任务。最近中央提出了“一带一路”的战略目标,中国桥梁界将走出国门,面对世界的桥梁建设任务和发达国家品牌企业的竞争,其中也包括大桥抗风设计的技术服务。
该书所提供的阶段性成果将会在未来中国走向世界的大桥建设中发挥重要的作用,而在该书“未来研究展望”一节中所提出的任务将会激励年轻一代学子继续努力,做出更多创新成果,为中国早日走向桥梁强国贡献力量。

本文由李文超摘编自葛耀君、陈政清、李惠、廖海黎、李凤臣编著《大跨桥梁的风致灾变》(北京:科学出版社,2016.9)一书序,内容略有删节改动。

ISBN:978-7-03-049336-1
《大跨桥梁的风致灾变》是国家自然科学基金重大研究计划“重大工程的动力灾变”第一阶段“强/台风场以及建筑与桥梁结构风致灾变”项目群中“大跨桥梁抗风”子项目群的五个项目研究成果的总结。全书共10章,包括风荷载空间作用及非线性效应、风\|雨\|结构耦合作用效应、桥梁风致振动细观机理、桥梁构件风致振动效应、风致振动控制方法及原理、桥梁风致灾变过程数值模拟和桥梁风致振动原型监测及验证等。
本书可供桥梁工程和风工程的科研、设计和施工人员使用,也可作为高等院校高年级本科生和研究生教学参考资料。

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