風(fēng)環(huán)境下山區(qū)高速公路橋隧連接段行車安全影響研究.pdf

1、隨著城市間聯(lián)系的不斷加強(qiáng)、高速公路的不斷建設(shè)和國家經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的需要，高速公路正逐步向山嶺和重丘地區(qū)發(fā)展。然而隨著我國高速公路的不斷發(fā)展，其行車安全問題也日益突出。此外，橋隧密布、橋隧相連的情況對(duì)山區(qū)高速公路的交通安全保障也提出了新的挑戰(zhàn)。在惡劣氣象條件及特殊地理環(huán)境下，高速公路上發(fā)生交通事故的幾率大，同時(shí)惡劣氣象條件對(duì)于事故救援和交通安全管制工作也十分不利。但現(xiàn)階段關(guān)于山區(qū)高速公路的研究多集中在對(duì)安全問題的闡述及事故原因的定性分析上

2、，對(duì)惡劣天氣方面的影響主要集中在對(duì)雨、雪、霧等不利天氣的研究，缺少風(fēng)對(duì)于行車安全的影響研究。汽車在山區(qū)高速公路橋隧連接段上行駛時(shí)，受風(fēng)影響較大。當(dāng)風(fēng)流經(jīng)峽谷，會(huì)加快流速，同時(shí)由于地表的影響，會(huì)產(chǎn)生較大的脈動(dòng)風(fēng)，平均風(fēng)夾帶著脈動(dòng)風(fēng)流動(dòng)。特別是汽車高速行駛時(shí)，在大風(fēng)作用下的氣動(dòng)側(cè)向力將引起車輪側(cè)偏和非穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向，因此峽谷風(fēng)對(duì)行車安全有重要的影響。目前國內(nèi)外尚缺乏這方面的系統(tǒng)研究，本文試圖從橋隧連接段上風(fēng)特性揭示出對(duì)行車安全研究的機(jī)理。

3、　　為研究山區(qū)路段峽谷風(fēng)對(duì)橋隧連接段上行車安全的影響，本文選用數(shù)值模擬方法對(duì)該問題進(jìn)行計(jì)算，利用三維粘性非定常不可壓縮N-S方程、k-?湍流模型，采用有限體積法建立了峽谷風(fēng)作用下橋隧連接段周圍空氣流場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算模型，基于風(fēng)工程有關(guān)理論分析了橋隧連接段上的風(fēng)特性。在沒有車輛行駛時(shí)的峽谷風(fēng)作用下，分析了線路—環(huán)境雙重作用下基礎(chǔ)風(fēng)環(huán)境的流場(chǎng)分布，并且以橋隧連接段為研究對(duì)象，試圖模擬出其風(fēng)速變化，為交通安全可行性研究奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。同時(shí)提出了橋隧

4、連接段上空等效風(fēng)速和側(cè)風(fēng)效應(yīng)系數(shù)概念，合理地反映橋面上空的風(fēng)特性，定量地比較橋隧連接段上風(fēng)速沿高度和距橋梁中央位置水平距離的不規(guī)則變化。
　　應(yīng)用汽車外流場(chǎng)數(shù)值模擬的方法，將行駛在山區(qū)高速公路橋隧連接段上的汽車作為研究對(duì)象。在假設(shè)和簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)上，利用 GAMBIT軟件建立用于數(shù)值模擬的三維汽車模型，采用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)和C++編程，根據(jù)山區(qū)高速公路限速選取適當(dāng)汽車速度，仿真模擬車輛位于這樣的風(fēng)場(chǎng)環(huán)境中，相關(guān)影響指標(biāo)及汽車外流場(chǎng)壓力分布的

5、變化情況，定量研究汽車在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下氣動(dòng)力系數(shù)，直觀的認(rèn)識(shí)流場(chǎng)各處壓力分布，分離和渦流的產(chǎn)生及發(fā)展。
　　采用較常使用的混凝土護(hù)欄，考慮最不利因素的影響，獲得了護(hù)欄對(duì)橋面風(fēng)環(huán)境影響的基本規(guī)律。借鑒大跨度橋梁連續(xù)風(fēng)障的設(shè)置，針對(duì)山區(qū)高速公路橋隧連接段其中間風(fēng)速高，兩邊風(fēng)速低的特點(diǎn)，考慮不同尺寸、孔隙率及起止長度，設(shè)計(jì)適合山區(qū)高速公路特點(diǎn)的漸變風(fēng)障。提出了不同的風(fēng)障類型，選取減速的作用程度和湍流強(qiáng)度作為評(píng)比指標(biāo)，定量分析其減速效果，確定

6、出最適合山區(qū)高速公路橋隧連接段風(fēng)環(huán)境的漸變風(fēng)障。利用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)仿真模擬漸變風(fēng)障對(duì)車輛氣動(dòng)穩(wěn)定性及車身周圍處壓力的影響。
　　利用風(fēng)洞試驗(yàn)、西漢高速公路現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)及實(shí)驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)建立山區(qū)高速公路橋隧連接段行車安全模型實(shí)例分析。利用模糊理論評(píng)價(jià)法建立山區(qū)高速公路橋隧連接段行車安全改進(jìn)對(duì)比性分析，全面闡述了橋隧連接段影響機(jī)動(dòng)車行車安全的因素，采用層次分析法（AHP）將影響機(jī)動(dòng)車行車安全的因素分為兩層，結(jié)合層次分析法（AHP）和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法