橋塔及風(fēng)屏障對橋面風(fēng)環(huán)境和行車安全性的影響研究.pdf

1、橋塔會對其附近橋面上方風(fēng)環(huán)境產(chǎn)生較復(fù)雜的影響，列車通過該區(qū)域時受到的風(fēng)荷載會發(fā)生突變。為此本文以大跨度鋼箱梁懸索橋為例，研究了橫風(fēng)作用和斜風(fēng)作用下橋塔對橋面風(fēng)環(huán)境的影響，在橋塔附近設(shè)置漸變式風(fēng)屏障，探討風(fēng)屏障對橋塔區(qū)域風(fēng)環(huán)境的影響。在此基礎(chǔ)上，通過風(fēng)—車—橋耦合振動計算，分析橋塔和風(fēng)屏障對行車安全性的影響。本文主要工作如下:
　　1)利用計算流體動力學(xué)(CFD)方法，建立裸塔和塔梁兩種模型，采用數(shù)值模擬的方法研究橫風(fēng)作用下橋塔區(qū)域

2、橋面風(fēng)環(huán)境，對比兩種模型橋面風(fēng)環(huán)境差異，分析橋塔的影響范圍。在塔梁模型的基礎(chǔ)上，設(shè)置不同形式的風(fēng)屏障，考察了橫風(fēng)作用下不同形式風(fēng)屏障的氣動影響。研究了橫向垂直風(fēng)作用下和斜風(fēng)作用下橋塔對橋面區(qū)域風(fēng)環(huán)境的影響范圍。
　　2)利用科研分析軟件BANSYS，分別對不考慮橋塔影響、考慮橋塔遮風(fēng)影響以及考慮風(fēng)屏障的影響等各工況進行風(fēng)—車—橋耦合振動計算，探討各工況下車輛的橫向加速度、豎向加速度、脫軌系數(shù)和輪重減載率等響應(yīng)的變化情況。
　

3、　橋塔區(qū)域橋面風(fēng)環(huán)境研究表明:橫風(fēng)作用下，橋塔附近橋面風(fēng)速出現(xiàn)折減，隨距橋塔中心距離增加，折減效果減小，單側(cè)的影響范圍為橋塔寬度的2倍左右。改變來流風(fēng)速，橋面上方風(fēng)場分布變化不大。風(fēng)屏障能有效的改善距橋面5m以下高度范圍內(nèi)的風(fēng)環(huán)境。不同透風(fēng)率的風(fēng)屏障對橋面風(fēng)剖面的影響規(guī)律基本相同。斜風(fēng)作用下，橋塔對橋面遮風(fēng)范圍和橫風(fēng)時橋塔遮風(fēng)范圍基本相同，但遮風(fēng)位置發(fā)生了改變。
　　有限元風(fēng)—車—橋耦合振動計算表明:因迎風(fēng)側(cè)車輛的升力系數(shù)Cv其值