为了对实桥的抗风性能进行全面检验，针对五峰山长江大桥成桥状态和主要施工阶段采用气动弹性模型在西南交通大学大型低速风洞（XNJD-3）进行了均匀流和紊流条件下的气弹模型风洞试验。

风洞试验所用的风洞是世界上最大的土木结构试验风洞——西南交通大学大型低速风洞（XNJD-3）。该风洞为回流式，试验段长36 m，宽22.5 m，高4.5 m。

在悬索桥气动弹性模型设计中，弹性参数（cauchy number）、重力参数（froude number）、惯性参数（密度比）的一致性条件均需要严格满足，才能保证模型的结构动力特性与原型相似，以及模型的位移、内力等力学参量与原型相似。

五峰山长江大桥主桥全长为（350+1 092+350）m=1 792 m（中边跨总长），综合考虑桥梁结构风洞模型设计要求、模型长度要求、塔高要求和西南交通大学XNJD-3大型低速风洞试验段的断面尺寸（宽22.5 m，高4.5 m），将模型的几何缩尺比和风速比定为CL=1／100和CU=1／10，由相似条件可得频率比为Cf=10／1。缩尺后全桥长为17.92 m。

1）成桥状态气弹模型风洞试验

试验分别在均匀流场和模拟大气边界层的紊流流场中进行，均匀流场试验主要研究桥梁的抗风稳定性及涡激振动特性，紊流流场试验主要研究桥梁的抖振响应。

在均匀流场中进行试验，试验来流风速1～7.5 m／s。其中1～4 m／s范围内每间隔0.2 m／s做一次试验，以便于检验是否有涡振现象；之后间隔为0.5 m／s，以便于检验否有颤振现象。试验风向角分别为β=0°，15°，30°。

在均匀流场中进行试验，试验时桥面高度处的最大试验风速均大于实桥成桥状态颤振检验风速的换算风洞风速。

然后进行来流为模拟大气边界层的紊流场风洞试验，试验开机风速与均匀流场试验相同，风向角分别取β=0°，15°，30°，风向角通过转动模型下面转盘来实现，以测定不同来流风作用下全桥的抖振响应。

成桥状态在实桥风速小于85.4 m／s的风速范围内，主梁在来流风向角为0°、15°、30°时均未发生颤振，也无明显的涡振发生［16］。

2）典型施工阶段气动弹性模型试验

典型施工阶段气弹模型风洞试验主要是研究各阶段主梁的颤振性能和涡振性能，而抖振性能在该阶段并不是研究重点，典型施工阶段包括主梁拼装率为10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%十个拼装状态。

典型施工阶段气弹模型风洞试验在均匀流场中进行，试验时桥面高度处的最大试验风速均大于实桥成桥状态颤振检验风速的换算风洞风速。

试验来流风速1～7.5 m／s，其中1～3 m／s范围内每间隔0.2 m／s做一次试验，以便于检验是否有涡振现象，之后间隔为0.5 m／s，风向角为β=0°。

试验表明，无论是何种典型施工阶段，其主梁颤振临界风速均大于相应的颤振检验风速，说明五峰山长江大桥颤振稳定性满足要求［16］。(www.daowen.com)

3）不同风偏角条件下主梁的气动力系数测量风洞试验

桥梁轴向由铁路或公路的线路走向决定，其与大气边界层来流方向非完全正交关系，因此对桥梁进行抗风性能评估或桥梁抗风设计除了要考虑正交风作用外还要考虑具有水平偏角的斜交风作用。研究表明正交法向风不一定是最不利的情况，抖振响应的最大值可能在0°～15°风偏角的斜交风作用下发生。

主桁梁测力模型和两段假模型均采用1∶100的几何缩尺比，模型长L=278.0 cm，宽B=46.0 cm，高H=16.0 cm（宽、高按梁宽、桁高计算）。为了减少节段模型端部效应的影响，在测力模型两端分别做了长度为278.0 cm的补偿段（假模型），模型用环氧树脂板和优质木材制作。安装在风洞中的成桥状态气弹模型如图7-26所示，施工阶段气动弹性模型风洞试验照片（50%拼装率）如图7-27所示。

图7-26　安装在风洞中的成桥状态气弹模型

图7-27　施工阶段气动弹性模型风洞试验照片（50%拼装率）

采用六分力应变天平对测力模型段进行六分力测量，对于模型的坐标系取与天平坐标系相同，且定义顺桥向来风方向（β=0°）与X轴同向，Z轴方向与横桥向来风（β=90°）相同，Y轴向为垂直桥面竖直向上方向。

为保证试验结果的正确性，试验来流风速为U=10 m／s，15 m／s，20 m／s，25 m／s四个，流场为均匀来流，风向角为β=0°～180°，Δβ=5°。

试验表明，在顺桥向来风时（β=0°），横桥向阻力系数、竖向升力系数、顺桥向力系数分别为0.008 3、0.012 1、0.030 7，均较小。在横桥向来风时（β=90°），横桥向阻力系数、竖向升力系数、顺桥向力系数分别为0.871 0、-0.044 4、0.060 0。其中横桥向阻力系数0.871 0与正交风作用下的静力三分力试验结果0.873 2吻合很好，升力系数-0.044 4与正交风作用下的静力三分力试验结果-0.046 3吻合很好，说明两种方法所得的试验结果合理。

阻力系数CH与升力系数CV均关于横桥轴向来风时对称分布，阻力系数CH最大值出现在来流风与横桥轴向成10°时（β=100°），且CH=0.947 0，其约为横向来风时的0.947 0／0.871 0=1.09（倍）；升力系数在来流风与横桥向成±5°夹角时达到最大值，约为-0.045 6，但与横向正交风作用下的静力三分力试验结果-0.046 3几无差别。可见，对于升力系数在来流风向与横桥向成±15°夹角范围内数据差别并不明显。

顺桥向力系数CL与绕横桥轴向的力矩CMZ由于坐标轴方向的关系，其均关于横向来风反对称，且均是在β=35°左右时达最大，其中顺桥向力系数最大值CLmax为0.071 2，绕横桥轴向的力矩最大值为0.221 6。考虑到在定义六分力系数时，顺桥向力系数的特征尺寸为2B+2H，而横桥向阻力系数的特征尺寸为H，因而对于五峰山长江大桥，顺桥向力系数最大值与在正风作用下横桥向阻力系数的比值

顺桥向弯矩系数CMX关于横桥向来风时对称，其绝对值在来流风角β=0°～75°范围内时，随着风向角的增大而增大；在β=75°～90°范围内时，绝对值逐渐减小。由于模型及坐标系对称的原因，竖桥向弯矩系数CMY绝对值在全部风向角下均很小［16］。