1.1　研究背景

近年来，随着“一带一路”倡议的实施和西部大开发进程的不断推进，社会发展对我国西部交通能力的要求也不断提高。因此，在西部复杂地形地貌区将修建越来越多的高速铁路和高速公路，西部多山地区也将修建越来越多的跨峡谷大桥，而为了确保桥梁结构和车辆在风荷载作用下的安全性，就必须合理确定桥址区的风特性，以便为桥梁的抗风设计和车辆的安全运营提供保障。

现行的抗风设计规范中对山区风通常只做了简单修正，如英国建筑风荷载设计推荐峡谷风平均风速应增大10%[1]。我国的《建筑结构荷载规范》[2]（GB 50009—2012）规定，对山间盆地、谷地等闭塞地形，可取修正系数为0.75~0.85；对与风向一致的谷口、山口，可取修正系数为1.20~1.50。同时，山区峡谷地形的不同以及大桥所处的高度差异将会导致地形修正系数在数值上的变化。由于大部分桥梁的桥面高度低于周边地形高度，因此，峡谷风的地形修正系数并非如规范中所描述的大于1.0，而是与峡谷两侧地形边界层的发展有关[2-8]。

一方面，已有的多数研究是针对沿海或内陆常规地区的风特性，部分文献研究是针对中低海拔山区桥梁风特性的现场实测，其河谷两岸山峰至谷底高差一般较有限（200~1 000 m）。目前，在建的位于西部峡谷区的大渡河大桥桥址区河谷两侧山峰海拔均超过5 000 m，山峰至河谷底的海拔最大相差超过3 500 m。大桥桥址区河谷两侧山顶均有终年不化的积雪，较为寒冷，而河谷内部（特别是底部）属于典型的干热河谷，温暖干燥。桥址区河谷下部与上部温差大，同时桥位处昼夜温差也较大。这些因素导致目前已有的研究成果很难直接应用到类似西部高海拔地区深切峡谷大桥的设计和施工中。

另一方面，山区风荷载对车辆的安全威胁也是巨大的，在国内有兰新铁路的“百里风区”[9]，最高风速可达64 m/s[10]，每年八级以上的大风超过100 d。自通车以来[11]（统计至2002年），兰新铁路因大风引起的列车脱轨、倾覆事故30起。2003年，兰新铁路因大风封闭时间长达50 h，造成直接经济损失2 800万元。2007年我国新疆发生了13级大风，导致列车脱轨、倾覆，造成4人死亡，30多人受伤的严重事故[12]。日本自1872年开始铁路运输到1986年，共发生了28起由风引起的列车事故[13-14]。2005年，东日本铁道公司的“稻穗14号”新干线列车6节车厢全部脱轨，造成4人死亡，33人受伤[12]。调查表明，列车运行在桥梁上时横向风的作用是引起列车出轨并翻倒的主要原因，而山区中桥梁受地形等因素的影响会使桥梁上的风荷载出现较明显的突变现象，这种较为复杂的风荷载无论是对列车还是汽车的安全运营均是较大的威胁。因此，明确山区桥梁桥址区的风特性显得尤其重要，它是保证强风作用下桥梁上车辆安全性和舒适性的基本前提。

综上所述，一方面，国内外目前对复杂地形地貌桥址区风场时空特性的认识较为有限，山区桥梁风场的时空特性又非常复杂，复杂的风场导致目前已有的桥梁抗风成果很难直接应用；另一方面，明确山区桥梁的风环境对保证车辆在桥上的安全运营有重要的意义。因此，对复杂地形地貌桥址区风特性的研究显得非常迫切和必要。