【摘要】：隨著我國經(jīng)濟建設(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,在工程實踐中往往被設(shè)計成雙幅橋面橋梁或在既有橋附近再建一座與其平行的復線橋,來增加結(jié)構(gòu)的車輛通行能力。但在氣流作用下,雙幅橋面之間往往存在一定的相互影響。包括雙幅橋面氣動干擾所引起的主梁渦激共振、顫振穩(wěn)定性、抖振響應以及雙幅橋面風荷載與單幅主梁斷面存在的差異,這些影響統(tǒng)稱為雙幅橋面的“氣動干擾效應”,因此必須充分重視風荷載的作用。本文采用CFD數(shù)值分析方法,針對高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋的主梁氣動特性進行了系統(tǒng)研究。主要工作如下:介紹了計算流體動力學數(shù)值模擬的控制方程。闡述了湍流數(shù)值模擬和計算模型的分類。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計算域離散方法的原理和思路�；谟嬎懔黧w動力學(CFD),以某高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋的典型斷面為背景進行了數(shù)值模擬。引入無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)),來對比研究風攻角、梁高、橋梁橫坡等參數(shù)對單幅橋主梁截面氣動力特性的影響。針對雙幅橋面的氣動干擾效應,引入氣動干擾因子的概念,對比研究風攻角、雙幅斷面相對位置等參數(shù)對雙幅橋梁氣動干擾效應的影響,并結(jié)合可視化流場分析其干擾機理。本文的研究成果可為雙幅橋梁氣動干擾效應的進一步研究,以及高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋?qū)嶋H工程的設(shè)計提供參考和指導。
【學位授予單位】：長沙理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：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，可以幫助使用者在各網(wǎng)格類型中逡逑選擇最適合特定應用的網(wǎng)格拓撲結(jié)構(gòu)。在ＦＬＵＥＮＴ的計算中，當確定所要解決問題的逡逑特征之后，便可以從下列的基本步驟入手來解決問題，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、有無粘ｔｔ、逡逑ｄ邋ｕ邐熱傳導模型等等逡逑＼邐ｙ邐Ｖ邐邐邐逡逑初始化流場，計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計算流程圖逡逑ＦＬＵＮＥＴ的優(yōu)點如下：（１）適用面廣，包含各種優(yōu)化物理模型和數(shù)值解法，用戶逡逑可以針對不同的物理問題選擇相應的差分格式，來保證整個計算過程的速度、精度和穩(wěn)逡逑定性。（２）效率高、耗時少。ＦＬＵＥＮＴ將各個領(lǐng)域的計算軟件相結(jié)合，構(gòu)成ＣＴＤ計算逡逑軟件群，各個軟件之間可以進行數(shù)值交換，并應用統(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算流體動力學（ＣＦＤ），對某高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋主梁的不同截面在不同逡逑況下進行了數(shù)值模擬，研宄了梁高、風攻角、橋梁橫坡、雷諾數(shù)效應等參數(shù)對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)合可視化流場逡逑析了不同斷面和工況下的壓強和流速分布。逡逑２邋三分力系數(shù)的定義逡逑風荷載即風的動壓力，三分力系數(shù)是描述靜風荷載的一組無量綱參數(shù)。平均風在橋逡逑構(gòu)件表面上會形成流動速度不同的點，從而造成壓強差，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存逡逑并與橋梁的扭心不一致，便會產(chǎn)生扭矩ＦＭ［２７］。體軸坐標系下的靜力三分力如圖１所逡逑，其中ａ為來流風攻角。逡逑

第三章連續(xù)剛構(gòu)箱梁橋靜風力系數(shù)參數(shù)影響研宄邐逡逑其中：ＦＤ、ＦＬ、ＦＭ分別代表橋梁主梁單位長度的阻力、升力和扭矩；ｐ代表空氣密逡逑度；ｖ代表來流風速；Ｄ和Ｂ分別為斷面的高度和寬度。逡逑３．３邋主梁斷面流場數(shù)值模擬逡逑３．３．邋１幾何模擬與計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，逡逑以跨中和支點斷面為例，截面如圖３．２、圖３．３所示。逡逑１３００

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本文編號：2785479