【摘要】：由于橋梁常處于山谷中或是海面上,因而橋面上的風(fēng)場(chǎng)較為復(fù)雜,臺(tái)風(fēng)、龍卷風(fēng)、雷暴等災(zāi)害性天氣時(shí)有發(fā)生,而這些天氣都會(huì)伴有強(qiáng)風(fēng),由于橋梁相對(duì)位置較高,橋面上受到的側(cè)風(fēng)比地面或是海平面要大很多。因此橋梁側(cè)風(fēng)很可能影響車(chē)輛行駛安全,引起事故。故對(duì)于橋面行車(chē)風(fēng)環(huán)境的研究具有十分重要的意義。本文首先分析已有文獻(xiàn)對(duì)橋梁側(cè)風(fēng)的研究成果,在此基礎(chǔ)上開(kāi)展橋梁側(cè)風(fēng)安全研究,通過(guò)對(duì)比各種現(xiàn)有車(chē)型,選取了幾類(lèi)較為典型的車(chē)型作為研究對(duì)象,對(duì)車(chē)型的氣動(dòng)力參數(shù)進(jìn)行了相關(guān)分析,同時(shí)研究不同橋梁坡道、彎道參數(shù)、附著率等相關(guān)參數(shù),選取合適的模擬數(shù)值,然后根據(jù)選取的相關(guān)參數(shù)分析了車(chē)輛在橋面發(fā)生側(cè)滑與側(cè)傾兩種情況下的受力,給出了兩種狀態(tài)的界定條件。之后分析風(fēng)障結(jié)構(gòu)對(duì)橋面風(fēng)環(huán)境與氣動(dòng)力的影響,運(yùn)用流體力學(xué)軟件對(duì)橋面風(fēng)環(huán)境進(jìn)行了數(shù)值模擬。研究了風(fēng)障透風(fēng)率、風(fēng)障條數(shù)量和風(fēng)障條外形對(duì)橋面風(fēng)速影響系數(shù)和橋梁氣動(dòng)力的影響,研究發(fā)現(xiàn)隨著風(fēng)障高度的增大,橋梁結(jié)構(gòu)的阻力系數(shù)呈遞增趨勢(shì),升力系數(shù)呈負(fù)的增大趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)主梁斷面橋面繞流進(jìn)行了數(shù)值模擬,并對(duì)橋面風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,從而得到橋梁橋面上的行車(chē)風(fēng)環(huán)境狀況,確定山區(qū)公路橋梁安全行車(chē)的橋面風(fēng)速范圍,之后利用風(fēng)障與橋梁風(fēng)環(huán)境的數(shù)值模擬結(jié)果,進(jìn)行了橋梁風(fēng)環(huán)境的風(fēng)洞試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn)獲得各種工況下的車(chē)輛氣動(dòng)力參數(shù),進(jìn)而對(duì)不同風(fēng)障設(shè)置下的安全行車(chē)風(fēng)速進(jìn)行了對(duì)比分析。文章研究結(jié)果對(duì)于橋梁行車(chē)安全管理具有一定的參考意義,同時(shí)對(duì)于風(fēng)障的相關(guān)研究結(jié)論可以為橋梁風(fēng)障的設(shè)置與選取提供參考,保障公路橋梁行車(chē)安全,提高道路交通的安全運(yùn)營(yíng)水平。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：U492.84;U447
【圖文】：

圖 2.1 車(chē)輛側(cè)風(fēng)受力分析車(chē)輛中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立三維坐標(biāo)軸如圖 2.1，行駛中的車(chē)輛從受力，車(chē)輛的受到的側(cè)向風(fēng)力為 F，將 F 在空間坐標(biāo)系中分解可以得到三個(gè)LF 、sF ，分別沿 X 負(fù)軸、Y 軸正向、Z 軸正向，同時(shí)考慮空氣力矩，矩分解得到三個(gè)分力，從而得到車(chē)輛的氣動(dòng)力六分量，詳見(jiàn)表 2.1.表 2.1 汽車(chē)六分量氣動(dòng)力系數(shù)DC 阻力系數(shù)2D / (1 / 2 U A)SC 側(cè)力系數(shù)2S / (1 / 2 U A)LC 升力系數(shù)2L / (1 / 2 U A)

圖 2.2 彎道中側(cè)風(fēng)作用下的車(chē)輛受力圖由圖中可以看出，車(chē)輛遇到的側(cè)風(fēng)為windU ，車(chē)輛的側(cè)向氣動(dòng)力 FS與側(cè)向氣系數(shù)SC 、車(chē)輛的行車(chē)速度carU 和當(dāng)時(shí)側(cè)風(fēng)風(fēng)速windU 相關(guān)。假設(shè)自然風(fēng)為U ，如圖所示，自然風(fēng)速與行車(chē)速度夾角為 ，將車(chē)速與風(fēng)速合成后得到絕對(duì)風(fēng)風(fēng)向角如下22windcarU U U...................................... (2.tan(/)1windcarUU ...................................(2.相關(guān)文獻(xiàn)研究顯示，側(cè)風(fēng)影響的車(chē)輛側(cè)向氣動(dòng)力系數(shù)與汽車(chē)的車(chē)身外形相關(guān)與風(fēng)向角的角度正比關(guān)系，因此可以設(shè)其比例參數(shù)為csk ，可以得到氣動(dòng)力系風(fēng)向角的關(guān)系如下： Ck........................................... (2.

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文2 21( )2R RM wind carM AC U U L......................... (2.12)2 2/ 21( )( o2) c sL L wind carM AC U UB .................. (2.13)( / 2 ta n / 2)GM mg B H........................... (2.14)

【參考文獻(xiàn)】

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5 李杰;張U

本文編號(hào)：2759029