本文關鍵詞：橋塔及風屏障對橋面風環(huán)境和行車安全性的影響研究

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【摘要】：橋塔會對其附近橋面上方風環(huán)境產生較復雜的影響,列車通過該區(qū)域時受到的風荷載會發(fā)生突變。為此本文以大跨度鋼箱梁懸索橋為例,研究了橫風作用和斜風作用下橋塔對橋面風環(huán)境的影響,在橋塔附近設置漸變式風屏障,探討風屏障對橋塔區(qū)域風環(huán)境的影響。在此基礎上,通過風一車—橋耦合振動計算,分析橋塔和風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(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作用下橋塔區(qū)域橋面風環(huán)境,對比兩種模型橋面風環(huán)境差異,分析橋塔的影響范圍。在塔梁模型的基礎上,設置不同形式的風屏障,考察了橫風作用下不同形式風屏障的氣動影響。研究了橫向垂直風作用下和斜風作用下橋塔對橋面區(qū)域風環(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、考慮橋塔遮風影響以及考慮風屏障的影響等各工況進行風—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的變化情況。橋塔區(qū)域橋面風環(huán)境研究表明：橫風作用下,橋塔附近橋面風速出現(xiàn)折減,隨距橋塔中心距離增加,折減效果減小,單側的影響范圍為橋塔寬度的2倍左右。改變來流風速,橋面上方風場分布變化不大。風屏障能有效的改善距橋面5m以下高度范圍內的風環(huán)境。不同透風率的風屏障對橋面風剖面的影響規(guī)律基本相同。斜風作用下,橋塔對橋面遮風范圍和橫風時橋塔遮風范圍基本相同,但遮風位置發(fā)生了改變。有限元風—車—橋耦合振動計算表明：因迎風側車輛的升力系數(shù)Cv其值較小,橋塔遮風效應對車輛豎向加速度影響很小。橋塔和風屏障主要影響車輛過橋時的橫向相關響應,但對不同車輛橫向加速度的影響效果相近。橋塔和風屏障遮風效應對迎風側車輛的橫向加速度、脫軌系數(shù)和輪重減載率的影響比對背風側車輛的影響要大—些。
【關鍵詞】：橋塔遮風效應 風屏障 橋面風環(huán)境 三維數(shù)值模擬 風—車—橋系統(tǒng)
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U443.38
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 論文研究背景及意義11-12
• 1.2 國內外研究概況12-15
• 1.2.1 橋塔區(qū)域風環(huán)境研究12-13
• 1.2.2 風屏障減風效果研究13-14
• 1.2.3 車—橋耦合振動研究14-15
• 1.3 論文研究方法和內容15-16
• 1.4 本章小結16-17
• 第2章 工程背景及計算模型17-24
• 2.1 工程背景簡介17
• 2.2 模型建立17-23
• 2.2.1 前處理18-20
• 2.2.2 求解控制20-23
• 2.3 本章小結23-24
• 第3章 橋塔及風屏障對橋塔區(qū)橋面風環(huán)境的影響24-40
• 3.1 橫風作用下橋塔對橋塔區(qū)域橋面風環(huán)境的影響24-30
• 3.1.1 計算工況24-25
• 3.1.2 各工況結果分析25-30
• 3.2 橫風作用下風屏障對橋塔區(qū)域橋面風環(huán)境影響30-34
• 3.2.1 計算模型及工況30-31
• 3.2.2 不同透風率風屏障的影響分析31-34
• 3.2.3 不同高度風屏障的影響分析34
• 3.3 斜風作用下橋塔區(qū)域橋面風環(huán)境研究34-38
• 3.3.1 計算模型及工況34-35
• 3.3.2 結果分析35-38
• 3.4 本章小結38-40
• 第4章 橋塔處風荷載突變效應對行車安全性的影響40-53
• 4.1 風-車-橋系統(tǒng)耦合振動分析方法40-41
• 4.2 計算工況41-42
• 4.3 橋塔遮風對行車安全性的影響42-47
• 4.4 橋塔局部風屏障對行車安全性的影響47-51
• 4.5 本章小結51-53
• 結論與展望53-55
• 致謝55-56
• 參考文獻56-60
• 攻讀碩士學位期間參與的項目及發(fā)表的論文60

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8 張t，

本文編號：1063362