本文關(guān)鍵詞：平列式公鐵兩用獨塔斜拉橋風(fēng)致響應(yīng)及橋上列車傾覆穩(wěn)定研究

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【摘要】：隨著越來越多橋梁因風(fēng)致振動而產(chǎn)生破壞,風(fēng)對橋梁結(jié)構(gòu)的影響越來越受到人們的重視,而如今大跨度公鐵兩用橋的應(yīng)用日趨廣泛加之橋上列車運行速度的不斷提高,橋上列車在側(cè)風(fēng)作用下的安全問題也愈加被重視。因此,對橋梁風(fēng)致振動性能以及橋上列車傾覆穩(wěn)定的研究具有一定的現(xiàn)實意義。本論文是以某平列式公鐵兩用斜拉橋為工程背景,通過風(fēng)洞試驗和CFD數(shù)值模擬等方法研究了橋梁系統(tǒng)的氣動力影響因素,基于有限元計算軟件分析了平列式公鐵兩用斜拉橋的風(fēng)致響應(yīng)性能并討論了橋上列車的傾覆穩(wěn)定性。主要工作如下：1、結(jié)合自然風(fēng)的特性及橋址風(fēng)場特點,將橋梁三維脈動風(fēng)場進行合理簡化,對主梁以及各橋墩、橋塔進行了脈動風(fēng)場的模擬,并分別對主梁及部分墩塔進行了功率譜、紊流度以及相關(guān)性等檢驗工作,由檢驗的結(jié)果可得出此橋風(fēng)場模擬的結(jié)果較好。2、用有限元軟件ANSYS建立了跨東平水道橋的成橋有限元模型,分析計算了該橋成橋狀態(tài)下的靜風(fēng)和抖振響應(yīng),響應(yīng)結(jié)果良好。3、研究了不同交通流狀況下橋梁系統(tǒng)氣動力的變化情況,首先通過風(fēng)洞試驗的方法測量了不同交通流時的氣動力,結(jié)果發(fā)現(xiàn)當橋上僅行駛轎車時,橋梁系統(tǒng)的氣動阻力不會隨著交通流的增加而增加,然后通過CFD數(shù)值模擬的方法對相同的工況進行了模擬,計算得出了相似的結(jié)論,可以設(shè)想轎車交通流的存在會改善橋梁的氣動外形,減小系統(tǒng)的風(fēng)阻。4、通過CFD數(shù)值模擬的方法研究了風(fēng)攻角以及鐵路風(fēng)屏障對橋梁和橋上列車氣動力的影響。5、研究強側(cè)風(fēng)下列車傾覆穩(wěn)定問題,計算臨界傾覆風(fēng)速,說明了風(fēng)屏障的設(shè)置對列車行駛安全方面有利。
【關(guān)鍵詞】：風(fēng)場模擬 抖振時域分析 交通流 氣動力系數(shù)
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U441.3;U448.27
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 引言11
• 1.2 列車傾覆研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 橋梁抖振研究簡介12-13
• 1.3.1 抖振頻域分析13
• 1.3.2 抖振時域分析13
• 1.4 CFD數(shù)值模擬基本理論13-17
• 1.4.1 基本控制方程14-16
• 1.4.2 湍流模擬方法16-17
• 1.5 本文研究工程背景17-18
• 1.6 本文主要研究內(nèi)容18-20
• 第二章 平列式斜拉橋風(fēng)場簡化模擬20-30
• 2.1 引言20
• 2.2 風(fēng)場簡化20-21
• 2.3 風(fēng)場模擬方法21-23
• 2.4 風(fēng)場模擬23-28
• 2.4.1 相關(guān)參數(shù)23-24
• 2.4.2 主梁風(fēng)場模擬24-28
• 2.4.3 主塔風(fēng)場模擬28
• 2.5 本章小結(jié)28-30
• 第三章 橋梁抖振響應(yīng)分析30-47
• 3.1 引言30
• 3.2 ANSYS有限元模型建立30-31
• 3.3 成橋狀態(tài)動力特性31-33
• 3.4 三分力系數(shù)33-39
• 3.4.1 風(fēng)洞試驗三分力系數(shù)33-36
• 3.4.2 三分力系數(shù)擬合36-39
• 3.5 風(fēng)荷載的施加39-41
• 3.5.1 靜風(fēng)荷載39
• 3.5.2 抖振力荷載39-41
• 3.6 成橋狀態(tài)線性時域分析41-46
• 3.6.1 抖振位移計算結(jié)果41-43
• 3.6.2 抖振內(nèi)力計算結(jié)果43-44
• 3.6.3 抖振加速度計算結(jié)果44-45
• 3.6.4 結(jié)果分析45-46
• 3.7 本章小結(jié)46-47
• 第四章 不同交通流狀態(tài)下橋梁系統(tǒng)氣動力的研究47-58
• 4.1 引言47
• 4.2 風(fēng)洞試驗研究47-53
• 4.2.1 試驗?zāi)Ｐ偷慕?/span>47-48
• 4.2.2 不同交通流的模擬和試驗工況48-49
• 4.2.3 試驗結(jié)果及分析49-52
• 4.2.4 單側(cè)交通流工況分析52-53
• 4.3 CFD數(shù)值模擬研究53-57
• 4.3.1 計算模型的建立53-55
• 4.3.2 計算結(jié)果及分析55-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 第五章 列車—橋梁系統(tǒng)氣動力的研究58-75
• 5.1 引言58
• 5.2 計算模型58-60
• 5.2.1 研究對象的模型簡化58-59
• 5.2.2 計算域和網(wǎng)格劃分59-60
• 5.2.3 FLUENT中參數(shù)選取60
• 5.2.4 氣動力系數(shù)計算60
• 5.3 風(fēng)攻角對列車—橋系統(tǒng)氣動性能的影響60-68
• 5.3.1 迎風(fēng)側(cè)有車時車橋系統(tǒng)氣動力計算結(jié)果60-63
• 5.3.2 背風(fēng)側(cè)有車時車橋系統(tǒng)氣動力計算結(jié)果63-65
• 5.3.3 兩側(cè)有車時車橋系統(tǒng)氣動力計算結(jié)果65-68
• 5.4 風(fēng)屏障對列車—橋系統(tǒng)氣動性能的影響68-74
• 5.4.1 迎風(fēng)側(cè)有車時車橋系統(tǒng)氣動力計算結(jié)果68-70
• 5.4.2 背風(fēng)側(cè)有車時車橋系統(tǒng)氣動力計算結(jié)果70-72
• 5.4.3 兩側(cè)有車時車橋系統(tǒng)氣動力計算結(jié)果72-74
• 5.5 本章小結(jié)74-75
• 第六章 強側(cè)風(fēng)作用下列車傾覆穩(wěn)定性評估75-80
• 6.1 引言75
• 6.2 列車傾覆情況分類75
• 6.3 傾覆穩(wěn)定性評價指標75-76
• 6.4 列車傾覆穩(wěn)定評估76-79
• 6.4.1 計算模型的建立76-77
• 6.4.2 臨界風(fēng)速計算77-79
• 6.5 本章小結(jié)79-80
• 結(jié)論與展望80-82
• 致謝82-83
• 參考文獻83-86
• 攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項目86

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