本文關(guān)鍵詞： 復(fù)雜地形 風(fēng)場實測 計算流體動力學(xué) 數(shù)值模擬 平均風(fēng)特性 脈動風(fēng)特性　出處：《湖南大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：橋位風(fēng)特性參數(shù)確定是大跨度橋梁抗風(fēng)設(shè)計中十分重要的問題之一,對合理確定大橋設(shè)計風(fēng)荷載和評估大橋抗風(fēng)性能具有至關(guān)重要的影響。復(fù)雜地形橋位由于地形差別較大,其橋位風(fēng)特性參數(shù)變化較為復(fù)雜,近年來復(fù)雜地形橋位風(fēng)特性的研究逐漸成為橋梁工程研究領(lǐng)域的熱點問題之一。本文以擬建的山西臨猗黃河大橋工程為依托,分別采用現(xiàn)場實測與計算流體動力學(xué)方法(Computational Fluid Dynamics,CFD)進(jìn)行研究。論文主要研究工作如下:1.在綜述國內(nèi)外復(fù)雜地形橋位風(fēng)場實測與CFD數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,以擬建的山西臨猗黃河大橋為依托,制定了本文的研究內(nèi)容與技術(shù)路線。2.簡要介紹了山西臨猗黃河大橋工程,詳細(xì)介紹了復(fù)雜地形橋位風(fēng)實測方案,如風(fēng)觀測塔、風(fēng)速儀、數(shù)據(jù)采集、傳輸系統(tǒng)等,并對風(fēng)速儀精度檢驗和風(fēng)觀測系統(tǒng)的運行情況做了簡要介紹。3.簡要介紹了橋位風(fēng)實測數(shù)據(jù)的處理方法,在此基礎(chǔ)上基于MATLAB編寫了橋位實測數(shù)據(jù)處理程序。分別對觀測期內(nèi)的平均風(fēng)速和脈動風(fēng)速進(jìn)行了處理,得到了相應(yīng)的風(fēng)特性參數(shù),平均風(fēng)特性包括:風(fēng)速、風(fēng)向以及風(fēng)剖面;脈動風(fēng)特性包括:湍流度、陣風(fēng)因子、湍流積分尺度以及脈動風(fēng)功率譜密度等。觀測期間風(fēng)觀測塔80m高度處極大風(fēng)速為23.1m/s,最大風(fēng)速為18.3 m/s;主導(dǎo)風(fēng)向為北風(fēng)偏東;風(fēng)剖面指數(shù)為??1670.0,與B類地表向接近;實測脈動風(fēng)譜與規(guī)范給出的風(fēng)譜吻合較好。4.在簡要介紹CFD的基礎(chǔ)上,首先進(jìn)行了單峰山丘風(fēng)場數(shù)值模擬,即分別采用RNG k-?和SST k-?湍流模型對單峰山丘風(fēng)場進(jìn)行了數(shù)值模擬;然后針對擬建的臨猗黃河大橋橋位地形進(jìn)行風(fēng)場數(shù)值模擬,分別比較了近地層網(wǎng)格厚度、網(wǎng)格分辨率對模擬結(jié)果的影響。最后,對該橋位地形分別進(jìn)行了四個工況的風(fēng)場CFD數(shù)值模擬,得到了相應(yīng)工況的風(fēng)速分布規(guī)律。
[Abstract]:The determination of wind characteristic parameters is one of the most important problems in the wind-resistant design of long-span bridges. It is of great importance to reasonably determine the wind loads and evaluate the wind-resistant performance of the bridges. In recent years, the study on the wind characteristics of the bridge with complex topography has gradually become one of the hot issues in the field of bridge engineering. This paper relies on the proposed project of Linyi Yellow River Bridge in Shanxi Province. The field measurement and computational fluid dynamics (CFD) methods are used to carry out the research. The main research work of this paper is as follows: 1. On the basis of summarizing the present situation of wind field measurement and CFD numerical simulation at bridge site of complex terrain at home and abroad, Based on the proposed Linyi Yellow River Bridge in Shanxi Province, the research content and technical route of this paper are formulated. 2. The project of Linyi Yellow River Bridge in Shanxi Province is briefly introduced, and the wind measurement scheme at the bridge location of complex terrain is introduced in detail, such as wind observation tower, anemometer, etc. Data acquisition, transmission system, and anemometer precision test and wind observation system operation are briefly introduced. 3. The processing method of bridge wind measured data is briefly introduced. On this basis, the data processing program of bridge site is compiled based on MATLAB. The average wind speed and pulsating wind speed during the observation period are processed, and the corresponding wind characteristic parameters are obtained. The average wind characteristics include: wind speed, wind direction and wind profile; The characteristics of pulsating wind include turbulence degree, gust factor, integral scale of turbulence and power spectral density of pulsating wind. During the observation period, the maximum wind speed at 80m height of the wind observation tower is 23.1m / s, the maximum wind speed is 18.3 m / s, the dominant wind direction is east-north wind, and the wind profile index is? ? The measured pulsating wind spectrum is in good agreement with the wind spectrum given by the code. (4) on the basis of a brief introduction of CFD, the numerical simulation of the wind field of a single peak hill is carried out, i.e., the RNG k-? And SST k-? The wind field of single peak hill is numerically simulated by turbulence model, and then the wind field is numerically simulated in view of the proposed bridge of Linyi Yellow River Bridge, and the influence of the thickness of near-ground grid and the resolution of grid on the simulation results are compared respectively. The CFD numerical simulation of the wind field of the bridge is carried out under four working conditions, and the wind velocity distribution law of the corresponding conditions is obtained.
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U442.59

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本文編號：1503655