風沙環(huán)境下橋梁風沙荷載及風蝕的研究
發(fā)布時間：2021-03-18 10:53
本論文研究內(nèi)容是國家自然基金面上項目（51778051）—“風沙環(huán)境下混凝土構筑物風沙荷載及風蝕機理的研究”的一部分。我國西北地區(qū)處于“一帶一路”國內(nèi)段的前沿,西北地區(qū)經(jīng)濟走廊建設穩(wěn)步推進,交通系統(tǒng)也在不斷地進行優(yōu)化。西北地區(qū),風沙災害頻發(fā),每年因風沙天氣造成的直接和間接經(jīng)濟損失嚴重。橋梁作為交通系統(tǒng)的重要組成部分,合理地計算風沙環(huán)境中橋梁所受的風沙荷載是橋梁設計的關鍵。橋梁面對風沙的長期侵害,安全性和耐久性也受到嚴峻的考驗,錯綜復雜的風沙流會使橋梁發(fā)生不同程度的風蝕現(xiàn)象。因此,深入研究西北風沙環(huán)境中橋梁的風沙荷載和風蝕情況顯得十分迫切和重要。本文主要研究內(nèi)容如下:（1）建立平坦沙床模型驗證采用歐拉雙流體模型模擬風沙流時參數(shù)設定的準確性。將數(shù)值模擬結果與已有文獻研究進行對比,驗證數(shù)值模擬方法的合理性。（2）對純風環(huán)境下橋梁區(qū)域風場、風沙環(huán)境下橋梁區(qū)域風沙流場進行數(shù)值模擬與分析。建立三維橋梁模型,分析橋梁區(qū)域風沙流場的變化;對比分析純風環(huán)境和風沙環(huán)境下橋梁表面壓力的變化;將數(shù)值模擬風荷載、風沙荷載與《公路橋梁抗風設計規(guī)范》中的計算風荷載進行對比。結果表明:風沙荷載遠遠大于風荷載,因此在風...
【文章來源】：北京交通大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：114 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
某鐵路橋橋墩混凝土風蝕及裂縫
對于有固壁面的湍流流動，根據(jù)壁面法線方向?qū)⑵浞譃榻趨^(qū)和湍流區(qū)。近??壁區(qū)受壁面的影響，又可劃分為粘性子層（ｖｉｓｃｏｕｓ?ｓｕｂｌａｙｅｒ）和對數(shù)層（ｌｏｇａｒｉｔｈｍｉｃ??ｌａｙｅｒ），如下圖２．１所不：??ｙ＇??，?ｉｔＡ?Ｊ??／?湍流區(qū)??圖２．１近壁面示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｎｅａｒ?ｗａｌｌ??在粘性子層內(nèi)，流動方式幾乎是層流，可以忽略湍流應力。但在對數(shù)層內(nèi)，??流動己經(jīng)發(fā)展為湍流，湍流應力占據(jù)主導地位，速度大小的分布呈現(xiàn)出對數(shù)分布??規(guī)律。在近壁區(qū)內(nèi)，湍流發(fā)展不充分。因此對該區(qū)域必須進行近壁區(qū)處理。??１３??
本節(jié)數(shù)值模擬了?ｌ〇ｍ／Ｓ風速條件下，沙床上方沙粒體積分數(shù)隨高度變化的分??布規(guī)律。計算域尺寸設為５ｍｘｌｍ，在地表鋪設厚度為ｈ＝５ｃｍ的單一的球型沙粒，??沙粒密度�。玻叮担埃耄纾恚�。入口風速梯度服從指數(shù)分布。沙床模型如圖３．１所示：??．?５ｍ?，??ｌｍ??入口?沙床??１７??圖３．１沙床模型??Ｆｉｇｕｒｅ?３．１?ｓａｎｄ?ｂｅｄ?ｍｏｄｅｌ??邊界條件如下：??（１）空氣相速度入口：入口風速采用指數(shù)分布律。指數(shù)風剖面的形式為：??—?＿?ｒ?ｚ＼０１２??１７??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]風沙環(huán)境下混凝土路面受沖蝕形貌、損傷機理及工況預測[J]. 郝贠洪,劉艷晨,郭健,何曉雁,馮玉江,江南. 中國公路學報. 2017(09)
[2]鐵路沿線掛板式沙障開孔特征與風沙流場的影響研究[J]. 辛國偉,程建軍,楊印海. 鐵道學報. 2016(10)
[3]風沙流對鐵路涵洞響應規(guī)律的三維仿真分析[J]. 石龍,蔣富強,李凱崇,薛春曉,孔令偉. 鐵道工程學報. 2016(09)
[4]基于高速攝影技術的風沙流輸沙通量剖面的風洞實驗測量[J]. 蔣纏文,董治寶,王曉艷. 中國沙漠. 2016(05)
[5]鐵路沿線地表條件與風沙流場的互饋規(guī)律研究[J]. 辛國偉,程建軍,王連,智凌巖,辛林桂. 鐵道標準設計. 2016(09)
[6]氣固兩相流條件下混凝土受沖蝕磨損性能及碳化深度研究[J]. 郝贠洪,劉永利,樊金承,江南,韓燕. 混凝土. 2016(06)
[7]基于FLUENT的擋沙墻擋沙機理數(shù)值模擬研究[J]. 曹太平,李曉軍. 蘭州工業(yè)學院學報. 2016(01)
[8]風沙環(huán)境下混凝土橋梁墩身固體顆粒沖蝕磨損及防護材料試驗研究[J]. 王彥平,龔卓,王起才. 硅酸鹽通報. 2015(07)
[9]風沙環(huán)境下混凝土、砂漿和水泥石的固體顆粒沖蝕磨損試驗研究[J]. 王彥平,居春常,王起才. 中國鐵道科學. 2013(05)
[10]基于DIP技術的高強混凝土初始微裂紋定量分析[J]. 李曙光,陳改新,紀國晉,魯一暉. 混凝土. 2013(05)
碩士論文
[1]風沙兩相流對鐵路路堤及防風擋沙墻響應規(guī)律的數(shù)值模擬研究[D]. 李曉軍.蘭州交通大學 2016
[2]低矮建筑風沙荷載與大跨結構風振系數(shù)的研究[D]. 王尚雨.湖南大學 2015
[3]風沙環(huán)境下混凝土受沖蝕損傷機理及評價研究[D]. 馮玉江.內(nèi)蒙古工業(yè)大學 2015
本文編號：3088201
【文章來源】：北京交通大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：114 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
某鐵路橋橋墩混凝土風蝕及裂縫
對于有固壁面的湍流流動，根據(jù)壁面法線方向?qū)⑵浞譃榻趨^(qū)和湍流區(qū)。近??壁區(qū)受壁面的影響，又可劃分為粘性子層（ｖｉｓｃｏｕｓ?ｓｕｂｌａｙｅｒ）和對數(shù)層（ｌｏｇａｒｉｔｈｍｉｃ??ｌａｙｅｒ），如下圖２．１所不：??ｙ＇??，?ｉｔＡ?Ｊ??／?湍流區(qū)??圖２．１近壁面示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｎｅａｒ?ｗａｌｌ??在粘性子層內(nèi)，流動方式幾乎是層流，可以忽略湍流應力。但在對數(shù)層內(nèi)，??流動己經(jīng)發(fā)展為湍流，湍流應力占據(jù)主導地位，速度大小的分布呈現(xiàn)出對數(shù)分布??規(guī)律。在近壁區(qū)內(nèi)，湍流發(fā)展不充分。因此對該區(qū)域必須進行近壁區(qū)處理。??１３??
本節(jié)數(shù)值模擬了?ｌ〇ｍ／Ｓ風速條件下，沙床上方沙粒體積分數(shù)隨高度變化的分??布規(guī)律。計算域尺寸設為５ｍｘｌｍ，在地表鋪設厚度為ｈ＝５ｃｍ的單一的球型沙粒，??沙粒密度�。玻叮担埃耄纾恚�。入口風速梯度服從指數(shù)分布。沙床模型如圖３．１所示：??．?５ｍ?，??ｌｍ??入口?沙床??１７??圖３．１沙床模型??Ｆｉｇｕｒｅ?３．１?ｓａｎｄ?ｂｅｄ?ｍｏｄｅｌ??邊界條件如下：??（１）空氣相速度入口：入口風速采用指數(shù)分布律。指數(shù)風剖面的形式為：??—?＿?ｒ?ｚ＼０１２??１７??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]風沙環(huán)境下混凝土路面受沖蝕形貌、損傷機理及工況預測[J]. 郝贠洪,劉艷晨,郭健,何曉雁,馮玉江,江南. 中國公路學報. 2017(09)
[2]鐵路沿線掛板式沙障開孔特征與風沙流場的影響研究[J]. 辛國偉,程建軍,楊印海. 鐵道學報. 2016(10)
[3]風沙流對鐵路涵洞響應規(guī)律的三維仿真分析[J]. 石龍,蔣富強,李凱崇,薛春曉,孔令偉. 鐵道工程學報. 2016(09)
[4]基于高速攝影技術的風沙流輸沙通量剖面的風洞實驗測量[J]. 蔣纏文,董治寶,王曉艷. 中國沙漠. 2016(05)
[5]鐵路沿線地表條件與風沙流場的互饋規(guī)律研究[J]. 辛國偉,程建軍,王連,智凌巖,辛林桂. 鐵道標準設計. 2016(09)
[6]氣固兩相流條件下混凝土受沖蝕磨損性能及碳化深度研究[J]. 郝贠洪,劉永利,樊金承,江南,韓燕. 混凝土. 2016(06)
[7]基于FLUENT的擋沙墻擋沙機理數(shù)值模擬研究[J]. 曹太平,李曉軍. 蘭州工業(yè)學院學報. 2016(01)
[8]風沙環(huán)境下混凝土橋梁墩身固體顆粒沖蝕磨損及防護材料試驗研究[J]. 王彥平,龔卓,王起才. 硅酸鹽通報. 2015(07)
[9]風沙環(huán)境下混凝土、砂漿和水泥石的固體顆粒沖蝕磨損試驗研究[J]. 王彥平,居春常,王起才. 中國鐵道科學. 2013(05)
[10]基于DIP技術的高強混凝土初始微裂紋定量分析[J]. 李曙光,陳改新,紀國晉,魯一暉. 混凝土. 2013(05)
碩士論文
[1]風沙兩相流對鐵路路堤及防風擋沙墻響應規(guī)律的數(shù)值模擬研究[D]. 李曉軍.蘭州交通大學 2016
[2]低矮建筑風沙荷載與大跨結構風振系數(shù)的研究[D]. 王尚雨.湖南大學 2015
[3]風沙環(huán)境下混凝土受沖蝕損傷機理及評價研究[D]. 馮玉江.內(nèi)蒙古工業(yè)大學 2015
本文編號：3088201
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