体育馆凹曲面屋盖风压特性及干扰效应的风洞试验研究

通过贵州威宁体育馆的风洞测压试验,分别考虑有无周边影响两种情况,以凹曲面屋盖为研究对象,研究了体育馆屋盖的风压分布及周边建筑对屋盖风压的干扰影响。研究结果表明:凹曲面屋盖沿屋盖长跨方向,屋盖迎风前沿位置负压比较大,在中部屋盖区域出现较小负压,远离来流位置的风压为零或较小正压;而沿屋盖短跨方向,其迎风前沿出现较大负压,中间下凹最低点附近风压为零,远离来流方向出现正压。同时发现周边建筑对凹曲面屋盖风压的干扰效应比较复杂,当来流前方有干扰建筑时可能对屋盖迎风前沿位置产生较大的干扰效应;当来流后方有干扰建筑时可能对屋盖背风后沿位置产生较大的干扰效应。     

大跨度钢网架双坡屋面结构分区风荷载风洞试验研究

通过某长宽比为5.1∶1的大跨度钢网架双坡屋面结构刚性模型风洞测压试验,得到了结构在不同风向角下的风荷载体型系数,研究了该结构体型系数分布规律、脉动风压系数分布规律以及结构内外表面风荷载分布规律,依据体型系数的不同对结构表面进行了分区,给出了各区域的代表值。结果表明:结构边缘一定宽度范围内,体型系数受流体分离影响较大,其余区域所受影响较小且随风向角变化不明显;结构迎风端脉动风压系数较大,其余区域较小;结构周边建筑对结构体型系数、脉动风压系数、内压系数分布等有一定影响,设计中应考虑周边建筑对结构风荷载的干扰效应。     

登陆台风近地面环境压力分布实测与建模

运用工程化台风数值模型预测台风极值风速是结构抗风设计的首要步骤.数值模拟预测之前,需进行台风径向风压和风速场的数值模拟分析.剖析了 Holland提出的台风径向风压场和风速场的解析拟合模型,研究了 Holland引入的台风径向风压分布系数(Holland参数β)对台风径向风压和风速分布的影响.基于Holland经验解析...     

西宁站站房大跨拱型桁架高空滑移技术研究

为了满足施工进度和吊装空间要求,西宁火车站屋面大跨拱型桁架采用高空滑移法安装。高空滑移法作为大跨度空间钢结构常用的施工技术具有施工作业面小、吊装就位准确性高、结构成型质量高等综合技术优势。但屋盖结构在整体滑移过程中结构的边界条件、荷载状态、内力分布均时刻发生着变化,且影响因素相互关联,因此需要对屋盖结构高空滑移的全过程进行计算分析。设计中利用有限元软件建立结构整体有限元模型,对西宁站站房屋面大跨度钢桁架在累积滑移施工过程进行全过程模拟分析,对屋面桁架和滑移过程中的支撑胎架的受力和变形进行全程监控和验算。     

大跨度铁路客站站房屋盖结构性能分析

针对呼和浩特东站站房大跨度钢结构屋盖的工程特性,进行结构的稳定性分析,得到结构的极限承载力上限,说明站房设计选型合理,同时可知风荷载及温度荷载对本站房结构的影响较大;进行考虑结构非线性的全过程分析,由于非线性的影响,结构的荷载系数有所降低,但是仍具有足够的安全储备,说明本工程的稳定性能良好,安全性高。对于大跨度屋盖结构的动力分析,进行考虑三维多点输入与一致地震动输入的比较,可以得到,在进行多维多点输入时,结构体型变化以及两翼处的内力有较大增加,而中部的内力有所降低,结构的位移响应变化差异性明显。     

某铁路客站站房及雨棚风洞试验研究及分析

随着铁路工程的发展,出现了越来越多的大跨度铁路客站站房及雨棚。由于站房及雨棚结构的复杂性、唯一性及自身大跨度等显著特点,其风荷载值并不能从现行的《建筑结构荷载规范》中获取,而准确合理的风荷载取值对确保结构安全和控制工程造价又十分重要,所以有必要对其进行风洞试验。以某铁路客站站房及雨棚为工程背景,试验选取刚性模型作为研究对象,测定表面风压系数,并通过有限元软件分析风致动力响应,计算出节点位移和杆件内力的风振系数,最终得出站房和雨棚结构的等效风荷载值。结果表明等效风荷载值均顺风向递减,且在迎风侧的屋面边缘处值很大。     

基于谱分解法的自锚式悬索桥桥梁风致抖振计算分析

自锚式悬索桥是一种大跨度柔性结构体系,该桥型经受脉动风作用时容易发生较大的抖振响应,对于该种桥型进行风致抖振的研究探讨具有较强的实际意义。以自锚式悬索桥武汉汉江六桥为工程实例,进行风致抖振分析。具体分析流程为:通过计算流体力学软件对桥梁进行气动分析,得到桥梁抗风分析方程中的重要参数静力三分力系数。通过对桥址处风场资料的分析,采用规范规定的风谱密度函数,利用谱分解法将脉动风谱转换成脉动风时程,同时结合准定常气动理论将风时程转换成风力时程实现气动力的时域化。利用有限元软件建立桥梁的空间模型并分析自锚式悬索桥动力特性。通过自编数值程序和有限软件的结合将风力时程加载在桥梁模型上,实现桥梁在时程风力作用下抖振响应的数值模拟。其计算结果表明:该桥在风致抖振作用下性能良好,结构具有良好的气动性。结合计算流体力学软件、数值分析软件、有限元软件的桥梁抗风计算方法和模式,可以在其他自锚式悬索桥风致抖振计算中参考使用。     

高速列车经过雨棚时的列车风致效应研究

列车风荷载是铁路邻近结构设计和确定相关建筑限界时必须考虑的问题。雨棚是一种典型铁路邻近结构,高速列车经过时雨棚表面受到的列车气动力不可忽视。基于计算流体力学软件Fluent,结合k-ε两方程湍流模型,采用滑移网格技术,对雨棚周围的三维非定常可压缩流场进行数值模拟,分析雨棚表面风压分布规律及雨棚开口宽度、外形对其表面风压的影响。结果表明:高速列车经过时雨棚表面受到瞬时脉冲荷载作用;雨棚开口宽度0~8m时列车风压受到明显影响,随着雨棚开口宽度增加结构表面风压极值逐渐变小,开口宽度对列车风压影响范围为正线两侧10m;雨棚外形对列车风压有明显影响,拱形雨棚表面风压极值最小,雨棚外形对列车风压影响范围为正线两侧10m。     

“两阶段”分析法对大跨钢管桁架屋盖设计影响研究

对于大跨钢管桁架屋盖,一般的设计计算方法是基于结构采用原位散拼施工。但实际施工时往往采用提升、滑移等更为高效的安装方法。不同的施工方法可能改变屋盖在自重作用下受力体系,在结构中产生内力重分布。这种内力重分布在施工过程结束后可能仍然存在,从而对结构在运营阶段的力学行为产生影响,甚至使结构处于不安全状态。屋盖安装过程分析可以保证结构在施工阶段的受力安全,但不能确保结构在运营阶段结构的力学行为达到设计预期。因此,本文提出了大跨钢结构屋盖的"两阶段(施工阶段和运营阶段)"分析法,并以某高铁客站为研究背景,对采用分块提升安装的大跨度正交空间管桁架结构受力性能进行了研究。通过分析可知,该方法可以让结构在施工阶段和运营阶段的受力情况均处于安全可控状态。     

城市轨道交通大跨度异形曲面钢结构加工与安装关键技术

以北京地铁环球影城站大跨度异形曲面钢结构加工与安装工程为背景,从安装工艺、异形曲面线形控制、小截面扭转米字形箱形节点精确加工、大吨位复杂伞状钢柱节点加工、施工数值模拟、安装精确定位、大型钢结构屋盖施工过程监测、高精度智能焊接控制、钢结构屋面防水施工等方面,系统阐述大跨度异形曲面钢结构加工与安装的关键技术,为伞状支柱和曲...     

铁路站台雨棚风洞试验取值规律的探讨

研究目的:铁路无站台柱雨棚为四周开敞建筑,通常采用钢结构形式,为风敏感结构,本文通过对14个无站台柱雨棚风洞试验的结果进行分析,归纳总结其共性特征,并与现行《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2001)进行对比分析,得出无站台柱雨棚风荷载体型系数的一些分布规律,为结构计算提供参考。研究结论:(1)铁路无站台柱雨棚风压系数介于0.1～0.9之间,风吸系数介于-0.3～-2.0之间;(2)试验得出的风压体型系数一般小于《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2001)类似参考值,而风吸体型系数两者较为接近;(3)檐口、洞口处的风荷载具有放大效应。     

基于非结构网格的风压分配方法

刚性模型测压风洞试验测试得到的测点风荷载一般无法直接用于结构抗风设计及风致响应计算。以结构表面风压测点作为控制点,通过多项式插值得到非结构网格并将测试得到的测点风荷载匹配至网格的节点和虚面上,以此作为计算分块风荷载、整体风荷载、节点风荷载及风致响应风荷载输入的依据。以某大跨度空间结构为例,说明了该方法的可行性、准确性和通用性。     

锯齿形雨棚屋面风荷载体型系数取值探讨

研究目的:开敞式锯齿形雨棚屋面风荷载体型系数的取值目前没有可供设计使用的规范条文,现阶段一般是进行风洞试验,由风洞试验结果得到相关的体型系数。本文结合苏州站、南京南站无站台柱雨棚风洞试验,研究开敞式锯齿形雨棚屋面风荷载体型系数的分布规律,并与封闭式锯齿形屋面进行对比,为锯齿形屋面结构计算提供科学依据。研究结论:(1)开敞式锯齿形雨棚屋面,其风压体型系数均不大,大部分在0.3左右或小于0.3;(2)风吸体型系数除极小范围的边缘区域达到-1.6外,大部分在-0.3～-0.6之间,与《建筑结构荷载规范》(GB50009—2001)封闭式锯齿形屋面较为接近。     

风荷载作用下大跨度桥梁的动力响应及行车安全性分析

根据桥梁结构动力学、车辆动力学、轮轨相互作用以及结构风振的基本原理，研究风、列车、桥梁构成的动力相互作用系统的振动机理。结合实桥的动力研究，建立风荷载作用下的列车和大跨度桥梁系统动力相互作用分析模型，研究桥梁在脉动风荷载和列车荷载同时作用下的振动特性，以及桥上列车受风荷载作用下运行的安全性和平稳性，从而得出风速、车速、桥型等多种因素对风-车-桥动力系统振动特性等影响的研究结论。主要研究内容如下。     

高速铁路接触网风致振动与风偏的动态计算方法

利用ANSYS软件建立接触网弹链、简链风致响应有限元模型,从导线弛度、张力及弹性角度,验证有限元模型的准确性;采用谐波合成法(WAWS)模拟针对接触网结构特点的脉动风场;计算系统在风荷载作用下的动态响应,利用空气动力学理论计算接触网平均位移,采用时程分析方法计算接触网动态位移,并将二者叠加得到接触网风致响应总位移。通过开展接触网气动弹性风洞试验,结果表明:提出的基于有限元的风致振动与风偏的动态计算方法与风洞试验结果基本吻合;该方法计算结果准确,具有较好的工程应用价值。     

流场能量牵引在铁路桥梁防风设计中的应用

南疆铁路至兰新高铁枢纽位于新疆著名的三十里风区,当地多次发生大风导致列车倾覆事件。本段桥梁是高铁与普铁联络线,针对高铁及普速铁路梁的特点综合分析,选用适宜梁型,结合挡风结构受力特点,运用流场数值计算、风洞试验、动力学仿真等方法展开研究,对梁体局部改造加强。通过分析强风场中列车受力特点,以及挡风屏结构高度等对风场影响的规律,在挡风屏设圆形及椭圆形交错开孔,通过紊乱气流自身损耗风能。人行道步板改用透风结构,减弱桥面顶板气流反冲力,改变列车附近的局部风场,降低横向风力对列车的冲击作用,对列车的安全运营提供了有力的保障。研究结论:(1)挡风结构制造紊流消耗有害风向,防护作用明显好于靠加强结构自身强度来抵抗风害;(2)对于气流进行疏导,对风场势能进行牵引,改变风荷载影响作用显著;(3)铁路桥梁结构防风设计,应该以风场势能的研究为主方向,局限于平面的受力关系研究势必会影响防风设计的思路。     

风向角对CRH2列车气动特性的影响研究

为研究不同风向角下高速铁路列车气动力特性,分析流线型列车周围流场结构差异对列车气动力影响,以高速铁路典型CRH2列车为研究背景,采用风洞试验和数值模拟相结合的研究手段对不同工况下列车气动力和流场结构进行分析.研究结果表明:测压和测力试验结果具有很好的一致性,数值模拟与风洞试验结果吻合良好,可用来分析风向角对列车气动特性...     

接触网参数对接触网风致响应的影响及风洞试验验证

大风作用会使接触网发生更大更复杂的振动与风偏,为给大风区接触网的防风设计提供科学依据,采用有限元计算与风洞试验相结合的方法进行研究。利用ANSYS软件建立包括支撑结构和悬挂部分的有限元耦合模型;采用谐波合成法(WAWS)模拟针对接触网结构特点的脉动风场;通过计算不同接触网参数组合方案在风荷载下的风致响应位移,定量分析得出悬挂类型、张力组合、跨距对接触网风致响应的影响。接触网气动弹性风洞试验结果表明,接触网参数对风致响应的影响的研究结果正确。研究成果应用于兰新铁路第二双线大风区接触网系统方案设计和技术参数选择,并作为主要理论支撑之一,形成了首个国内外铁路电化行业的风区接触网装备技术条件。