本文關鍵詞： 風壓測量系統(tǒng) 風場繞流 計算流體動力學 風特性 風壓　出處：《重慶交通大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：國內外學者對大跨徑鋼箱梁斜拉橋風參數(shù)現(xiàn)場實測的研究較少,特別是臺風天氣下橋址處風特性的研究也較少。為此本文依托“十二五”交通運輸重大科技專項——特大型橋梁風、雨作用監(jiān)測與模擬技術研究之風、雨耦合作用觀測及提取技術研究這一課題,在廈漳大橋上安裝風壓測量系統(tǒng),利用大橋健康監(jiān)測系統(tǒng),提取分析風壓及風參數(shù)數(shù)據(jù),分析研究橋址處風場規(guī)律,并基于CFD進行建模分析橋梁周圍風場繞流情況,為以后大跨徑鋼箱梁斜拉橋風參數(shù)現(xiàn)場實測提供有用的參考。本文通過此次實測及計算分析,主要得到了以下成果:①本項目成功的開發(fā)出了一整套鋼箱梁外表面風壓測量系統(tǒng),包括測量系統(tǒng)原理的描述、測量系統(tǒng)的詳細設計、測量系統(tǒng)的詳細安裝步驟、測量系統(tǒng)的調試方法。設計出的傳感器進風口遮擋裝置,解決了進風口容易受雨水侵襲及堵塞進風口這一難題;利用“過度坡面法”解決了風壓管不能鑲嵌在橋梁梁體這個矛盾;同時,本文通過室內實驗給出了風壓管參考直徑及長度,驗證了永磁鐵對低頻電信號無明顯影響,也給出了確定初值的兩種不同的方法。②通過對現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn),風經(jīng)過橋梁梁體時會產(chǎn)生繞流效應,為找出這一繞流效應的規(guī)律,本文基于CFD的方法進行數(shù)值模擬分析。通過對模型結果的數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),遠端來流風速與風速儀處的風速之間存在一個線性的關系,遠端來流風攻角與風速儀處的風攻角也近似存在一個線性關系。三維風速儀的布置高度與所測得到的風攻角存在一個指數(shù)關系。當風速儀高度固定時,遠端來流風攻角與風速儀所測風攻角之間存在線性關系,由于兩者之間差值較大,故需要進行攻角修正;遠端來流風速與風速儀所測風速之間存在一個與遠端來流攻角相關的一個函數(shù)關系。同時發(fā)現(xiàn),當風速大于25m/s時,風場中迎風側風速儀位置處風攻角值趨于穩(wěn)定。③通過對臺風“麥德姆(Matmo)”風特性的分析發(fā)現(xiàn),迎風側風速、風攻角、風向角都相對穩(wěn)定,背風側則相對比較紊亂、波動性大。迎風側一般都為正攻角,背風側一般都為負攻角,印證了第二章所闡述的風場繞流效應。臺風“麥德姆(Matmo)”的紊流強度實測平均值為Iu=0.146、Iv=0.140、Iw=0.090(Iu:Iv:Iw 1:0.96:0.62)與規(guī)范值相比偏大。兩側風速儀所測得的紊流強度和陣風系數(shù)相差較大,也說明了風經(jīng)過橋梁梁體時風場特性發(fā)生了明顯的變化,即風場繞流效應。④本次實測獲得了真實可靠的鋼箱梁周圍風壓分布規(guī)律,通過分析不同風速、風攻角、風偏角情況下鋼箱梁周圍風壓分布情況可以發(fā)現(xiàn),在鋼箱梁斷面拐角處風壓最為敏感,梁底檢修車軌道會造成風壓的突變,梁底風壓呈現(xiàn)線性變化趨勢,背風側風壓相對不敏感。
[Abstract]:The researches on long-span steel cable-stayed bridge wind field parameters is less, especially the typhoon weather research at the bridge site wind characteristics are rare. This paper based on the "major science and technology projects -- 12th Five-Year" transportation bridge wind, rain monitoring and simulation technology research, research on this subject by observation and extraction technology of rain coupling, install wind pressure measurement system in Xiazhang bridge, the bridge health monitoring system, extraction and analysis of wind pressure and wind data at the bridge site analysis of wind field rules, and based on CFD modeling and analysis of wind flow around the bridge, provide a useful reference for the future large span the steel box girder cable-stayed bridge wind field parameters. In this paper, through the analysis of the measurement and calculation, we get the following results: 1. The success of this project has developed a set of steel surface pressure The measurement system, including the principle of measurement system is described, the detailed design of the measurement system, detailed installation steps of the measurement system, the debugging method of measurement system. The sensor designed air inlet shielding device solves the air inlet easily from the rain and the problem of plugging into the air; solve the pressure pipe can not be embedded in the bridge body the contradiction between the "excessive slope law"; at the same time, through indoor experiment provides the reference wind pressure tube diameter and length, verify the permanent magnet has no obvious effect on the low frequency signal, presents two different methods of determining the initial value. Through the analysis of field data found that wind through the bridge body when will produce flow effect, in order to find out the effect of the flow rule, the CFD method based on the numerical simulation. The results of the model data analysis found that the distal flow velocity and There is a linear relationship between the anemometer, wind attack angle distal wind attack angle and anemometer at approximately a linear relationship. There is an exponential relationship between 3D anemometer wind attack angle arrangement height and can be measured. When the anemometer height is fixed, distal to the wind the angle of attack and the speed of the linear relationship between the instrument wind angle of attack, because of the difference between the larger, so the need for the existence of a fixed angle; and the distal flow angle of attack of a function relationship between the distal flow velocity measured by wind speed and wind speed. At the same time, when the wind speed is greater than 25m/s, the value of the wind tends to be stable. In the field of wind speed instrument position crosswind wind attack angle. According to the typhoon "Medem (Matmo)" analysis of wind characteristics, windward wind speed, wind attack angle, wind direction angle is relatively stable, the leeward side is relatively disordered, the high volatility of the attack. The wind side generally positive angle of attack, the leeward side is generally negative angle of attack, confirms the second chapter of the wind flow. The effect of the typhoon "Medem (Matmo) the turbulence intensity measured average value of Iu=0.146, Iv=0.140, Iw=0.090 (Iu:Iv:Iw 1:0.96:0.62) and the standard values are larger than the wind speed measured by both sides. The turbulence intensity and the gust coefficient difference, also shows that the wind characteristics of bridge beams through the wind changes, namely wind flow. The effect of the measured wind pressure distribution around the steel box girder is reliable, through the analysis of the different wind speed, wind attack angle, the wind angle around the case of steel box girder the distribution of wind pressure can be found in the box corner pressure is most sensitive, repair car track beam bottom pressure will cause the mutation showed a linear trend of beam bottom pressure, the leeward side pressure is relatively insensitive.

【學位授予單位】：重慶交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U441;U446

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本文編號：1463517