侧向风作用下车桥系统气动性能及风屏障的影响研究

采用计算流体力学软件建立桥梁单体、车辆单体以及车桥组合体模型,湍流模型取标准κ-ε模型,计算各模型在不同风攻角时侧向风作用下的气动力系数.考虑风屏障对车辆、桥梁气动性能影响,建立风屏障、桥梁与车辆组合体模型,分析风屏障不同开孔率时车辆、桥梁气动力系数变化规律.结果表明:车辆位于桥上时,桥梁阻力和车辆侧力会增大;桥上车辆侧滚力矩系数明显大于车辆单独存在的情况,且车辆位于桥上迎风侧大于背风侧的情况;安装风屏障后,桥梁阻力和力矩系数随开孔率增大而降低,车辆侧力系数和力矩系数随开孔率增大而增大;为保证风屏障有效性,风屏障开孔率应小于40％.     

高速铁路路基段超高声屏障荷载取值与分析

鉴于高速铁路路基声屏障设置高度有增加的趋势,加之现行铁路行业声屏障通用参考图不能涵盖声屏障高度≥5 m的情况。为解决高速铁路路基段高度≥5 m的直立式声屏障设计问题,找出超高声屏障荷载取值和荷载组合的规律性。从高速铁路路基声屏障荷载分类、荷载计算入手,通过对影响水平荷载取值因素分析,系统阐述水平荷载取值全过程。对不同列车速度下,有车与无车两种工况计算所得的基本组合、标准组合的荷载效应进行分析,举例说明在5 m至12 m声屏障高度范围内,不同工况、不同荷载组合以及不同速度目标值下荷载效应的变化情况,给出柱顶水平位移分析、立柱根部弯矩和剪力等主要效应随高度变化的规律,并针对路基段超高声屏障结构设计中遇见的高路基、高抗震设防烈度等特殊情况提出设计建议。     

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。     

关于轨道交通声屏障结构优化的仿真分析

采用有限元—无限元耦合法,依据有关文献的声屏障模型进行有限元建模,验证基于有限元—无限元耦合法的Actran软件计算声屏障插入损失。在通过试验验证无声屏障时路基线路模型可靠性的基础上,进而对表面带有凸起的声屏障结构进行数值仿真计算分析;研究表面带有圆形凸起和表面带有三角形凸起的声屏障结构的扩散体宽度、间距及突出高度分别对其降噪效果的影响,并优化其各自结构参数,为设计效果达标、结构合理和外形美观的声屏障提供理论依据。     

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。     

高速铁路减载式声屏障气动载荷特性的试验研究

减载式声屏障气动载荷特性研究是提高减载式声屏障结构可靠性的前提,具有重要的理论意义和工程价值。分别从车速、上下行、车型影响三个方面,对桥梁段和路基段减载式声屏障的气动载荷特性进行试验研究。结果表明,对桥梁段而言,减载式声屏障正应力幅值约是负应力幅值的两倍;列车距离声屏障越近,声屏障受到的气动载荷对车速的影响越敏感;在同一车速下,CRH380A型动车组作用于声屏障上的气动载荷高于CRH380AM型动车组的作用;车型对声屏障的气动载荷作用受车速的影响不大。对路基段而言,在同一车速下,列车经过路基段时声屏障的应力幅值比桥梁段要大;随着车速增加,正应力幅值的增大幅度远小于负应力幅值的增大幅度;减载式声屏障的上下行特性与声屏障高度相关;声屏障受到的气动载荷随车速的变化关系与列车和声屏障的距离关系较小。当车速低于320 km/h时,路基段减载式声屏障应力峰谷值之差随车速增加而增大的趋势较为缓慢。     

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。     

350～400km·h~(-1)高速列车作用于声屏障的脉动风荷载特性研究

针对350~400km·h~(-1)高速列车作用于声屏障的脉动风荷载问题,基于三维非稳态的k-ε两方程紊流模型,采用移动网格的数值仿真计算多种车速、多种屏轨距条件下列车通过声屏障区域的动态风场过程,得出声屏障各部位的脉动风荷载时程曲线等各类结果数据及多种参数的影响规律,并与实测资料进行对比分析。结果表明:300~400km·h~(-1)列车脉动风荷载随列车速度的增加而加速增大,与声屏障至线路中心距离呈现近双曲线性反比关系,风压值分布沿声屏障高度呈现底部大、顶部小的规律;理论计算风压值及其与实测列车脉动风荷载时程曲线形状、参数影响规律等均相符较好,部分计算风压量值略大于实测值,原因在于计算中列车及声屏障模型光滑表面的模拟方法忽略了实际粗糙表面的风阻等因素。在仿真与实测的基础上,提出380~400km·h~(-1)高速列车脉动风荷载的最大风压取值建议及广义振动频率范围1.96~4.79Hz等动力设计建议。     

通讯雷达塔罩受风载的锚定计算

承受风荷载的通讯塔罩用锚栓与罩座联结的设计，无相应计算规范。文章介绍塔罩支座反力的计算模型的建立、风荷载体型系数的选取，以及锚栓的设计计算。     

高速铁路封闭式声屏障的风压荷载试验研究

针对高速铁路封闭式声屏障在列车风与横风作用下的风压荷载问题,采用中南大学自主研发的横风-移动列车风洞试验系统,研究横风和列车风作用下声屏障的风压荷载分布.研究结果表明:圆形断面封闭式声屏障外壁风压系数分布沿环向先减小后增大,与单圆柱的风压分布大致相似,给定风速下最大负风压系数-3.38;单车通过声屏障时脉动风压幅值与车速平方近似成正比,同一截面风压沿环向非均匀分布,近侧的压力峰值高于远侧,最大相差16％;2车交会时,交会区域风压峰值明显增大且极值风压出现在交会截面,其值约为单车通过时极值风压的2倍.