第24屆冬奧會將于2022年由北京和張家口聯(lián)合舉辦,為提升冬奧會比賽期間的交通運(yùn)輸能力并加快實(shí)現(xiàn)京津冀協(xié)同發(fā)展,修建了直接連接北京與張家口兩地的延崇高速公路。延崇高速途徑多山地地區(qū),并且途徑地區(qū)年均降雪量大,極易發(fā)生公路風(fēng)吹雪災(zāi)害,阻礙延崇高速的正常運(yùn)營。本文以延崇高速公路為背景,對位于多雪山區(qū)的高速公路風(fēng)吹雪災(zāi)害進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,得出了適用于山區(qū)高速公路風(fēng)吹雪災(zāi)害的預(yù)測模型,最后應(yīng)用預(yù)測模型對延崇高速典型斷面的風(fēng)吹雪災(zāi)害情況進(jìn)行了預(yù)測分析。首先,對山區(qū)高速公路風(fēng)吹雪成因及影響因素進(jìn)行了研究分析,并提出了應(yīng)用數(shù)值模擬手段研究山區(qū)高速公路風(fēng)吹雪災(zāi)害的基本方法,在對建模關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了有針對性的設(shè)置和假設(shè)后,利用數(shù)值模擬的方法對典型路基斷面進(jìn)行了研究分析,以求數(shù)值模擬所用模型與真實(shí)路況最大程度的吻合。其次,根據(jù)公路所采用的路基形式的不同,分別考慮了距地面10 m高度處風(fēng)速、山體相對高程、公路路基與沿線山體水平距離、路堤高度/路塹高度、路堤/路塹邊坡坡度五種因素,利用FLUENT軟件結(jié)合正交回歸試驗(yàn)相關(guān)理論分別對不同形式的典型路基斷面設(shè)計(jì)并進(jìn)行了大量數(shù)值模擬研究,得到了各種路基形式下山區(qū)高速...

【文章頁數(shù)】：153 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 基本理論研究
        1.2.2 數(shù)值模擬研究
        1.2.3 風(fēng)洞試驗(yàn)研究
        1.2.4 山區(qū)高速公路地形劃分研究
    1.3 研究內(nèi)容及技術(shù)路線
        1.3.1 主要研究內(nèi)容
        1.3.2 技術(shù)路線
第二章 山區(qū)高速公路風(fēng)吹雪概述
    2.1 風(fēng)吹雪概念及其災(zāi)害形式簡介
        2.1.1 風(fēng)吹雪的概念
        2.1.2 風(fēng)吹雪成因
        2.1.3 風(fēng)吹雪災(zāi)害形式
    2.2 山區(qū)高速公路風(fēng)吹雪災(zāi)害影響因素
        2.2.1 相對高程
        2.2.2 地面坡度
        2.2.3 地表破碎程度
        2.2.4 公路與沿線山體的水平距離
        2.2.5 公路沿線山體位于公路上/下風(fēng)側(cè)情況
        2.2.6 公路路基斷面形式
        2.2.7 公路沿線粗糙度
    2.3 本章小結(jié)
第三章 山區(qū)高速公路數(shù)值模擬基本理論與方法
    3.1 基本控制方程
        3.1.1 質(zhì)量守恒方程
        3.1.2 動量守恒方程
    3.2 數(shù)值模擬軟件
        3.2.1 FLUENT主要特點(diǎn)
        3.2.2 FLUENT采用的離散方法
    3.3 數(shù)值模擬建模方法
        3.3.1 風(fēng)速剖面及相關(guān)參數(shù)的確定
        3.3.2 山體模型的選定
        3.3.3 湍流模型及邊界條件的確定
        3.3.4 計(jì)算域的確定
        3.3.5 路基表面網(wǎng)格劃分
    3.4 本章小結(jié)
第四章 山區(qū)高速公路風(fēng)吹雪雪害預(yù)測模型與雪害機(jī)理分析
    4.1 回歸正交試驗(yàn)相關(guān)理論與試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        4.1.1 回歸正交試驗(yàn)法概述
        4.1.2 山區(qū)高速公路風(fēng)吹雪回歸正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)
    4.2 路堤形式下山區(qū)高速公路風(fēng)吹雪雪害預(yù)測模型
        4.2.1 高矮路堤的劃分
        4.2.2 回歸正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        4.2.3 回歸正交試驗(yàn)的實(shí)施與處理
        4.2.4 風(fēng)吹雪雪害預(yù)測模型
    4.3 路塹形式下山區(qū)高速公路風(fēng)吹雪雪害預(yù)測模型
        4.3.1 深淺路塹的劃分
        4.3.2 回歸正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        4.3.3 回歸正交試驗(yàn)的實(shí)施與處理
        4.3.4 風(fēng)吹雪雪害預(yù)測模型
    4.4 半路塹形式下山區(qū)高速公路風(fēng)吹雪雪害預(yù)測模型
        4.4.1 半路塹的劃分
        4.4.2 回歸正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        4.4.3 回歸正交試驗(yàn)的實(shí)施與處理
        4.4.4 風(fēng)吹雪雪害預(yù)測模型
    4.5 預(yù)測模型與公路雪害的關(guān)系
    4.6 本章小結(jié)
第五章 雪害預(yù)測模型的應(yīng)用與評價(jià)
    5.1 延崇高速途經(jīng)地區(qū)地理及氣候概況
        5.1.1 地理位置與地形地貌
        5.1.2 氣候
    5.2 延崇高速公路風(fēng)吹雪雪害成因
    5.3 風(fēng)吹雪雪害預(yù)測模型在延崇高速典型路段的應(yīng)用分析
        5.3.1 典型路堤斷面
        5.3.2 典型迎風(fēng)半路塹斷面
        5.3.3 典型背風(fēng)半路塹斷面
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡歷、在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號：3743975