重庆交通大学 重庆 400000
自然界中，空气和风来源对流运动引起的是桥梁主体结构运动作用的重要风荷载，是建筑工程桥梁结构的重要基础设计的风荷载，是建筑设计过程计算的重要一环[1]。大跨度T构桥在成桥运营状态具有比较好的的防水抗风抗雨性能，但T构桥在桥墩施工、主梁悬臂施工过程中，处于不稳定状态。其中，在高墩状态时，墩体柔度纵向较大，因此随着施工阶段推进，墩体越来越细长，来流作用下将在墩的根部产生较大的内力，成为其抗风性能的薄弱环节。对风致振动和风致结构内力在墩的变化研究，为桥梁建设提供参考。
1.新疆某大桥桥墩概况
主墩墩身为钢筋砼空心薄壁墩，薄壁墩的厚度为60厘米。空心墩顶部箱梁横向与空心箱梁底部相同宽，为5.2米，采用50：1的整体比例倾斜放坡至墩底，墩顺桥向倾斜长度大约为10米。采用新型材c40号混凝砼。采用翻模方法施工，桥墩高161米。
.png)
图1 超高墩横截面示意图
2.设计基准风速
现场采用风杯式测风仪测量现场风速，在距离地面20米的高度安装测风仪，经过对现场数据的收集处理，得到高度20米的平均风速，此风速为施工阶段测得的现场风速。
65%高度处[2]。
3.桥墩三分力系数
自然界的平均静态风场力作用在不同处于平均风场结构中的一个结构上时，会直接使得同处于平均风场结构中的一个结构物体产生一定的静态张力运动变形，气流对其作用的力等同于一个静态的荷载，空气静态张力变形系数，即空气三分力系数，是一个描述了在静态气流作用下的定常数中空气的张力与其进攻角的函数关系[3]。
以大型计算软件Midas应用中的计算二维流体力学（CFD）为基础模块，通过二维力学计算，得到来流风作用下，桥墩不同高度处的桥墩截面的阻力系数值Cd。其中桥墩29m、73m、117m、139m、161m处的横截面，在风攻角为零条件下的阻力系数值如下表所示：
表1 CFD模拟阻力系数Cd值
图2 阻力系数Cd拟合示意图
如图2，对比1次，2次，3次多项式拟合的结果，本文的阻力系数Cd，运用三次多项式拟合式子来计算，经过计算得不同高度下阻力系数Cd。
桥墩，桥塔上等效静阵风荷载按下式计算[2]：
4.超高墩静力响应分析
本桥墩的结构模型运用大型有限元软件Midas Civil建立超高墩有限元模型，风荷载作用方式以单元荷载的方式加载在模型上，墩底的边界条件为固结。
表1列出超高墩在施工进行到不同阶段，在静风荷载作用下，计算得出墩顶产生的位移和墩底所受的内力。
从表1可以看出，随着超高墩施工阶段推进，结构在静风荷载作用下，计算得出墩顶产生的位移和墩底所受的内力都呈现绝对值增大的趋势。
.png)
图3 墩高-位移示意图
从图3看出，桥墩在阵风风速作用下，产生位移量是先缓慢增加，到达某一高度之后，位移量开始迅速增加，可以推知，桥墩低于某高度时，风荷载对桥墩作用影响不大；但是超过某高度时，风荷载对桥墩作用影响增大，甚至成为主要作用之一。
5.结语
文中简要介绍了超高墩施工阶段分析静力风荷载必要性及计算方法。对新疆一座大桥的超高墩进行了计算，得出了在超高墩施工阶段期间，墩顶产生的位移，计算结果表明桥墩高度到达某一阶段，风荷载对墩开始在重要位置占据主导地位。
参考文献：
[1]吴颖.复杂树状结构与树木挡风效应的数值模拟研究[D].湖南大学，2016.
[2]JTG/T D60-01-2004，公路桥梁抗风设计规范[S].
[3]谢远方.大跨连续梁桥悬臂施工阶段安全性分析[D].北京交通大学，2011.