第十二届全国结构风工程学术会议论文集桥梁风工程研究的未来项海帆r 同济人学土术工程防灾国家重点实验室，上海2 0 0 0 9 2 )中国桥梁界在2 0 世纪最后2 0 年通过自主建设取得了令世人惊叹的进步和成就，正在和世界发达国家一起面向2 1 世纪更加宏伟的跨海： 程建设。经过2 0 世纪8 0 年代“学习和追赶”和9 0 年代“提高和跟踪”两个发展时期，中国桥梁界在2 1 世纪应当进入。个“创新和超越”的新时期，即通过自主的技术创新，实现超越式发展，以提高我们的竞争力，争取在桥梁技术领域有所突破，其中也包括桥梁风工程方而。应该说，通过对国内数十座大桥的抗风研究和风洞试验的实践，我们的技术水平已步入世界先进行列，也得到了国际风：I ：程界同行的认可。1 9 9 8 年5 月在丹麦哥本哈根为庆祝主跨1 6 2 4 米的大海带桥胜利建成通车的特别桥梁会议上分以r 六个前沿专题讨论交流了桥梁空气动力学的有关论文：1 桥梁抗风设计的概率性方法。2 桥梁气弹分析的精细化( 非线性，频域和时域分析方法)3 超人跨度桥梁的抗风对策( 结构和气动措施)4 斜拉桥的拉索动力学( 机理和减振方法)5 数值模拟方法( 数值风洞)6 桥面风环境( 汽下的侧风效应)会议结束前还举行了一个关于“桥梁空气动力学的未来”的专题讨论会，以展望2 1 世纪桥梁风1 。程的研究热点。与会专家们一致呼吁：1 加强现场实测和案例研究( C a s eS t u d y ) ，为气弹分析理论和风洞试验技术提供验证和校正。2 加强数值方法的研究，这是未米的方向，并将最终成为桥梁抗风设计的主导手段。3 加强拉索动力学的研究，这是人跨度斜拉桥迫切需要解决的问题。2 0 0 3 年，在美国举行的第十一届国际风T 程会议上，同济人学应邀提交了题为“愚索桥跨释的空气动力极限”的大会报告。报告从未来火型船舶的发展趋势，深水基础技术的进步以及跨海大桥工程的经济性提出了根据1 0 0 5 0 0 米不同的海峡水深，悬索桥的经济跨度应在2 0 0 0 5 0 0 0 米之间。而且，通过剥5 0 0 0 米悬索桥方案的空气动力和静力稳定性分析，采川中央开槽的分体桥面和设置中央稳定板等气动措施，可以获得8 0 米秒以上的颤振临界风速。因此，在2 l 世纪跨海L 稃建设中，如正在建设中的意大利主跨3 3 0 0 米的墨阳拿海峡大桥，西班牙和摩洛哥之间跨越直布罗陀海峡的三跨3 5 5 0 米连续悬索桥比较方案以及中国未来跨越琼州海峡可能采用的3 5 0 0 , - - 5 0 0 0 米的多跨连续悬索桥规划方案，其抗风稳定性问题都可以得到解决。至于千米左右斜拉桥，苏通K 江人桥已经证明只要采用斜索面措施，抗风安仝就有保证。美国塔科马悬索桥的风毁已经过去六十五年，。以此为起点的桥梁抗风理论研究经过最初二卜年的探索和争论，终丁在二十- f = 纪7 0 年代初由美国S c a n l a n 教授完成了奠基性工作。1 9 6 3 年，世界上从事人桥和高层建筑抗风研究的科学家和I i 稗师在英国发起召开了第一届结构风效( W i n d第十二届全国结构风工程学术会议论文集E f f e c t so n S t r u c t u r e s ) 国际会议。随后1 9 7 1 年在日本召开的第三届会议上首先提出了“风工程”( W i n dE n g i n e e r i n g ) 这新的学科名称，并2 - - 1 9 7 5 年在美国举行的第四届会议上被确认，正式成立了国际风T 程协会( I A W E ) 。以后的会议就改称国际风工程会议( I C W E ) ，至今已开了十一届。六十五年来，国际风工程界不但没有再让塔科马桥的风毁事故重演，而且在桥梁抗风理论研究和工程实践上都取得了巨大的进步，为世界各国大跨度桥梁的发展做出了重要贡献，也为今后更大跨度的跨海人桥工程建设做好了准备。然而，科学研究是无止境的。在桥梁风工程方面还有阻下儿方面存在薄弱点，需要年轻代学者和工程师继续努力工作，通过创新实现突破性进展，为桥梁风r ：程学科的发展做出新的贡献。从技术层面上看，大跨度桥梁的颤振稳定性问题和长拉索风雨激振问题可以通过有效的结构和气动措施加以解决。但是由丁对机理研究的滞后，我们至今仍然没有充分弄清颤振发散的微观机制，拉索风雨激振的机制以及能有效抑制风致振动的一些气动措施的空气动力学机制。因此，对风振机理的研究是一个需要长期努力的课题。只有弄清了各类风振的致振和抑制机理，我们才能实现从技术层面向科学层面的飞跃。对于非危险性的限幅风致振动，如抖振和涡振，应该说虽然已经建立起一套可用丁| 解决工程抗风设计的近似方法，但对于风特性参数的台理取值，气动参数、特别是气动导纳函数的识别以及通过节段模型识别参数时的雷诺数效应等都存在着一些不确定性和难度，致使分析结果与现场实测数据还不能取得一致，需要通过典型上程的案例研究( C a s eS t u d y ) 加以对比和验证，对现行的抖振和涡振分析理论进行精细化的改进，甚至建立新的分析理论和方法。可以说，要更好地解决桥梁抖振利涡振的分析利控制问题，还有许多T 作要做。风是一种随机荷载。对各种风振的安全检验和评价理应采用概率性的方法。然而，由丁动力可靠度分析在理论上的困难以及各种统计参数的缺乏，目前虽然国内外部分学者对几座人桥做了概率性评价的初步探索，但儿乎所有国家的抗风设计规范仍采用基丁经验安全系数的确定性方法来进行各类风振的安全检验。在世界桥梁设计规范已经向基于可靠度理论的方向过渡的总形势r ，我们应当通过努力尽快改变抗风设计规范的落f f 斤局面。生娅拉盎型塑值迅洄川计算流体动力学( C F D ) 对桥梁风工程问题进行三维空气压力分布和动态变化的细观分析来认 识各类风致振动的发生机制，已被日益证明是一种十分有效和有巨人前景的数值模拟手段。运用这种方法可以同时考察结构各部分不同风致振动的相互作用以及获得各种有效减振措施的空气动力学解释。目前，对于气动弹性分析的数值模拟技术，在二维模型和均匀来流条件下的计算己比较成熟，正在向三维模型，紊流风场和高雷诺数方向发展。数值模拟和缩尺物理模型试验相比，町以避免缩尺模型制作带来的材料本构关系的相似性困难和其他的缩尺效应问题r 如雷诺数效应1 。此外，前面提到的关于风振机理研究和风振理论精细化研究也有赖于数值模拟方法的帮助以便于揭示致振机理、改进参数识别精度、提高抗风措施的有效性以及建立更为合理的抖振和涡振理论框架等。可以预期，随着计算流体动力学理论的进步，数值模拟方法将会逐步替代风洞试验形成“数值风洞”新技术。因此，数值模拟方法应当足我们2 1 世纪的追求目标。2第十二届全国结构风工程学术会议论文集风荷载是人跨度桥梁设计中的控制荷载，尤其姓在施1 悬臂拼装阶段，风荷载更是关系到施下安全的蓐要因素。然而，目前规范中规定的风荷载计算方法仍是近似的。除了平均风引起的静风荷载外，脉动风的作用则分解成用阵风系数考虑的静力作用以及抖振响应所引起的惯性荷载作用。实际上两部分作用是不可分割的，存在相互作用的机制，即随时间变化的脉动风对振动着的桥梁结构的总作用。应当通过对实桥或全桥模型试验的应力测试来了解这一规律，或者通过数值模拟方法直接从风压分布获得风荷载，并通过比较和检验推进桥梁等效风荷载的研究，提高风荷载的精度和可靠性。最后，我衷心期望全国桥梁工程界的同行携起手来，抓住中国大规模桥梁建设的机遇，努力进取，潜心研究，在上述的一些前沿热点上和国际风工程界开展同步的竞争，争取以创新的研究成果率先取得突破米提高中国风一r 程学会的国际地位，同时也为巾国在2 1 世纪步入世界桥梁强国前列贡献一份力量。附录幕金项目：国家自然科学基金重大项目( 5 9 8 9 5 4 1 0 )作高简介：项海帆男，教授、中国工程院院J ，1 9 3 5 年1 2 月H 生3