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风障对大跨桥梁挡风性能的研究

孟晓晔  
【摘要】:随着跨度的不断加大,桥梁的整体刚度逐步降低,风致效应越来越突出。经过几十年的不懈努力,基于结构安全性考虑的桥梁风致理论逐步完善起来,1km跨度范围内各类大跨桥梁都有较为成熟的措施用以保证桥梁的安全性。因此,改善桥梁(特别是大跨桥梁)的使用功能成为研究者和设计人员关注的焦点。加设风障是降低桥面风速、增加桥面行车舒适性、改善桥梁使用功能的一种主要手段。本文以桥梁风障的挡风性能为主要研究内容,采用风洞试验和CFD数值模拟相结合的方法对该问题进行了研究,完成的主要工作有: 1.完成了风障挡风性能风洞试验。完成了不同风场条件下,加设不同参数风障的桥梁节段模型测速风洞试验。其中,风障参数包括障条宽度、孔隙率和立柱位置等;风场参数主要指风攻角和湍流度。 2.建立了风障挡风性能的数值模型。基于CFD基本原理,建立了桥梁风障挡风性能的CFD数值模型,并通过与试验结果的对比,验证了该模型的有效性。 3.确定了风障参数对桥面风场的影响规律。通过对风洞试验和CFD数值模拟的结果进行统计分析,获得了风障参数对桥面风场的影响规律,研究表明风障孔隙率是最为突出的影响因素。 4.给出了风障孔隙率的合理取值范围。根据风洞试验和CFD数值模拟结果,本文给出了风障孔隙率的合理取值范围。


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