【摘要】：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展,高速公路已經(jīng)成為山區(qū)路網(wǎng)建設(shè)的重要內(nèi)容。連續(xù)剛構(gòu)橋作為公路穿越崇山峻嶺的首選橋型,其剛度小,基頻低,固有周期長(zhǎng),在工程實(shí)踐中往往被設(shè)計(jì)成雙幅橋面橋梁或在既有橋附近再建一座與其平行的復(fù)線橋,來(lái)增加結(jié)構(gòu)的車(chē)輛通行能力。但在氣流作用下,雙幅橋面之間往往存在一定的相互影響。包括雙幅橋面氣動(dòng)干擾所引起的主梁渦激共振、顫振穩(wěn)定性、抖振響應(yīng)以及雙幅橋面風(fēng)荷載與單幅主梁斷面存在的差異,這些影響統(tǒng)稱(chēng)為雙幅橋面的“氣動(dòng)干擾效應(yīng)”,因此必須充分重視風(fēng)荷載的作用。本文采用CFD數(shù)值分析方法,針對(duì)高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋的主梁氣動(dòng)特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究。主要工作如下:介紹了計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬的控制方程。闡述了湍流數(shù)值模擬和計(jì)算模型的分類(lèi)。探討了離散差值格式和壓力速度耦合方法的選擇以及流場(chǎng)計(jì)算域離散方法的原理和思路�；谟�(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD),以某高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋的典型斷面為背景進(jìn)行了數(shù)值模擬。引入無(wú)量綱的靜力三分力系數(shù)(阻力系數(shù)、升力系數(shù)、扭矩系數(shù)),來(lái)對(duì)比研究風(fēng)攻角、梁高、橋梁橫坡等參數(shù)對(duì)單幅橋主梁截面氣動(dòng)力特性的影響。針對(duì)雙幅橋面的氣動(dòng)干擾效應(yīng),引入氣動(dòng)干擾因子的概念,對(duì)比研究風(fēng)攻角、雙幅斷面相對(duì)位置等參數(shù)對(duì)雙幅橋梁氣動(dòng)干擾效應(yīng)的影響,并結(jié)合可視化流場(chǎng)分析其干擾機(jī)理。本文的研究成果可為雙幅橋梁氣動(dòng)干擾效應(yīng)的進(jìn)一步研究,以及高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋?qū)嶋H工程的設(shè)計(jì)提供參考和指導(dǎo)。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)沙理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：U448.23
【圖文】：

的ＣＦＤ商業(yè)軟件ＦＬＵＥＮＴ具有靈活處理網(wǎng)格的優(yōu)點(diǎn)，可以幫助使用者在各網(wǎng)格類(lèi)型中逡逑選擇最適合特定應(yīng)用的網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在ＦＬＵＥＮＴ的計(jì)算中，當(dāng)確定所要解決問(wèn)題的逡逑特征之后，便可以從下列的基本步驟入手來(lái)解決問(wèn)題，如圖２．１所示。逡逑確定所需要的附加邐mP寧封赳物捆忡肟逡逑創(chuàng)灥格邐模型，如熱交換，逡逑多孔介質(zhì)等邐及邊界條件逡逑ｖ邐ｙ邐＼邐／邐＼邐逡逑運(yùn)行合適的解算器：逡逑２Ｄ、３Ｄ、２ＤＤＰ、邐疋邐調(diào)節(jié)解的控制參數(shù)逡逑Ｑｐｊｐｓｐ邐／而／荒、有無(wú)粘ｔｔ、逡逑ｄ邋ｕ邐熱傳導(dǎo)模型等等逡逑＼邐ｙ邐Ｖ邐邐邐逡逑初始化流場(chǎng)，計(jì)算逡逑輸入并檢查網(wǎng)格邐選擇解的格式邐解，檢查并保存結(jié)逡逑果逡逑邐邐邋Ｖ邐ｙ邐Ｖ邐ｙ逡逑圖２．１邋ＦＬＵＥＮＴ計(jì)算流程圖逡逑ＦＬＵＮＥＴ的優(yōu)點(diǎn)如下：（１）適用面廣，包含各種優(yōu)化物理模型和數(shù)值解法，用戶逡逑可以針對(duì)不同的物理問(wèn)題選擇相應(yīng)的差分格式，來(lái)保證整個(gè)計(jì)算過(guò)程的速度、精度和穩(wěn)逡逑定性。（２）效率高、耗時(shí)少。ＦＬＵＥＮＴ將各個(gè)領(lǐng)域的計(jì)算軟件相結(jié)合，構(gòu)成ＣＴＤ計(jì)算逡逑軟件群，各個(gè)軟件之間可以進(jìn)行數(shù)值交換，并應(yīng)用統(tǒng)一的前處理與后處理工具，幫助用逡逑１３逡逑

１引言逡逑本章基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（ＣＦＤ），對(duì)某高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋主梁的不同截面在不同逡逑況下進(jìn)行了數(shù)值模擬，研宄了梁高、風(fēng)攻角、橋梁橫坡、雷諾數(shù)效應(yīng)等參數(shù)對(duì)橋梁主逡逑斷面靜力三分力系數(shù)（阻力系數(shù)、升力系數(shù)、扭矩系數(shù)）的影響，并結(jié)合可視化流場(chǎng)逡逑析了不同斷面和工況下的壓強(qiáng)和流速分布。逡逑２邋三分力系數(shù)的定義逡逑風(fēng)荷載即風(fēng)的動(dòng)壓力，三分力系數(shù)是描述靜風(fēng)荷載的一組無(wú)量綱參數(shù)。平均風(fēng)在橋逡逑構(gòu)件表面上會(huì)形成流動(dòng)速度不同的點(diǎn)，從而造成壓強(qiáng)差，橋梁構(gòu)件上下和左右表面壓逡逑差的面積分，分別為橋梁的升力荷載ＦＬ和阻力荷載ＦＤ。升力荷載和阻力荷載同時(shí)存逡逑并與橋梁的扭心不一致，便會(huì)產(chǎn)生扭矩ＦＭ［２７］。體軸坐標(biāo)系下的靜力三分力如圖１所逡逑，其中ａ為來(lái)流風(fēng)攻角。逡逑

第三章連續(xù)剛構(gòu)箱梁橋靜風(fēng)力系數(shù)參數(shù)影響研宄邐逡逑其中：ＦＤ、ＦＬ、ＦＭ分別代表橋梁主梁?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度的阻力、升力和扭矩；ｐ代表空氣密逡逑度；ｖ代表來(lái)流風(fēng)速；Ｄ和Ｂ分別為斷面的高度和寬度。逡逑３．３邋主梁斷面流場(chǎng)數(shù)值模擬逡逑３．３．邋１幾何模擬與計(jì)算工況逡逑本章分別以某高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋梁的主梁跨中斷面（截面梁高２．６９１ｍ，下同）、逡逑Ｌ／３主跨斷面（２．９４ｍ，Ｌ為中跨跨度）、Ｌ／３主跨斷面（３．３３７ｍ）、支點(diǎn)斷面（４．６９１ｍ）逡逑的箱梁截面為背景。該箱梁頂板全寬為Ｂ＝１２．７５ｍ，設(shè)有３％的橫坡，底板寬度為７ｍ，逡逑以跨中和支點(diǎn)斷面為例，截面如圖３．２、圖３．３所示。逡逑１３００

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