盐城火车站无站台柱雨棚风荷载的风洞试验研究

基于盐城火车站无站台柱雨棚风荷载的风洞试验结果，选取典型风向角，研究了平均风压系数和脉动风压系数的分布特性，指出雨棚表面基本为负压控制，且边缘部分压力系数较大。该项研究为进一步探讨无站台柱雨棚的风荷载特性和结构抗风设计提供了依据。     

双曲型塔柱大跨凸面悬挑结构风荷载特性研究

通过某双曲型塔柱大跨凸面悬挑结构刚性模型测压风洞试验,得到了结构在不同风向角下的风压系数,研究了该结构上部悬挑结构和下部塔柱形结构的体型系数分布规律。结果表明:上部结构的正压区主要集中在结构外沿以及空心处内沿部分,其余部分基本为负压区。下部结构内压为负,迎风侧外压体型系数较大,背风侧外压体型系数基本上为一个稳定的负值。     

铁路声屏障风荷载体型系数研究

鉴于现行国家规范对铁路声屏障的风荷载体型系数没有明确的规定,采用CFD流体动力学计算软件、风洞模型测压试验和风洞模型测力试验3种方法,系统研究分析桥梁上、路基上声屏障的风荷载体型系数,比较分析2种不同高度的声屏障设置在线路上风侧、线路两侧和线路下风侧等工况时对其风荷载体型系数的影响.研究结果表明:在计算声屏障风荷载时,如果按照矩形构件的体型系数及风压分布取值,可能会低估声屏障的风荷载数值,声屏障设置的位置对其风荷载体型系数的影响很大,而声屏障的高度对其风荷载体型系数的影响则较小;在对桥梁和路基的声屏障进行结构设计时,建议桥梁声屏障的风荷载体型系数取1.65,路基声屏障的风荷载体型系数取1.99.     

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。     

车站无站台柱雨棚风荷载设计探讨

通过对系列无站台柱雨棚风洞试验结果的对比研究,得出无站台柱雨棚风荷载作用特点及规律,根据研究结果得出具有指导性意义的无柱雨棚风荷载设计结论。通过研究表明,雨棚的边缘部分极值风压系数要高于其他区域;雨棚的横断面形状对平均压力系数影响较大;并根据研究结果,提出雨棚设计中风荷载体型系数参考取值和风荷载作用下雨棚的结构布置建议,供类似无站台柱雨棚工程参考。     

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。     

屋顶安装光伏太阳能板风荷载试验研究

针对利用屋顶铺设光伏太阳能板的光伏发电项目中,光伏太阳能板对屋顶风荷载的影响问题,采用刚性模型测压试验,得到安装光伏太阳能板屋顶的风压和未安装光伏太阳能板屋顶的风压。分别计算两种情况下屋顶风压系数均值、风压系数正向极值、风压系数负向极值以及屋顶局部体型系数。结果表明,安装光伏太阳能板对屋顶整体风荷载的影响不大,但增大了局部的最强风吸力;安装在屋顶的太阳能光伏板体型系数随位置变化不敏感,取值均在正负0.2之间。     

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。     

高位锁定形态栈桥的风荷载研究

针对中铁渤海铁路轮渡码头汽车栈桥的高位锁定形态,运用大型计算流体动力学软件CFX,数值模拟不同侧风条件下汽车栈桥的三维外流场,研究不同风速及不同风向角条件下高位锁定形态栈桥的风荷载.结果表明:在同一风速下,风向角对高位锁定形态下栈桥所受的风压极值影响较小;处于高位锁定形态的栈桥,在10～30 m·s-1风速下,风向角为45°时水平来流产生的合力最大,因此,应按照45°风向角时水平来流所产生的最大合力且考虑扭转力矩,进行汽车栈桥高位锁定形态下的设计计算;不同风向角时,高位锁定形态下栈桥所受横向风力、竖向风力、扭转力以及风压均随风速的增大而增大,且与风速的平方成正比,这与水平形态桥梁结构的规律相同.     

北京南站雨棚结构平均风荷载特性试验研究

对北京南站雨棚结构模型进行风洞试验,研究了不同风向角下雨棚表面的最大正压力分布和最大负压力分布,同时分析了位于高湍流区域的大跨屋盖的平均风压分布特性。研究结果表明,负风压主要发生在迎风角区,但在下风向会出现正压力。     

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。     

间距对公铁双幅主梁气动特性影响的试验研究

为研究间距对非对称公铁双幅主梁气动特性的影响,以某大跨度公铁双幅斜拉桥主梁断面为背景进行节段模型风洞试验,在间距L/Br=0.2～2.0范围内,测试了2种不同来流方向下双幅主梁的气动特性,分析非对称双幅主梁气动力系数、表面风压分布并推断主梁周围绕流特征,明确间距对非对称公铁双幅主梁气动干扰规律的影响规律。结果表明：无论风向角α=0°或α=180°,上游主梁气动力系数、表面风压分布和绕流方式受间距影响程度相对较小,与单幅主梁气动特性和绕流方式相似;但下游主梁气动特性受间距影响较大,且完全不同于单幅主梁,间隙处的绕流形式随间距的增大而发生变化,下游主梁气动力系数、平均风压系数曲线和脉动风压曲线也表现出完全不同的规律;且间距越大,下游主梁气动特性和绕流方式越接近于单幅主梁。公路主梁的流线性相比于铁路主梁更强,这种气动外形差异导致2种来流方向下非对称双幅主梁气动特性和绕流形式不同,间距在L/Br=0.2～2.0范围内,气动干扰对其影响规律也完全不同。如α=0°时,双主梁上表面始终为“单一钝体流态”;但α=180°时,双主梁上表面属于“剪切层附着流态”,间距不同,上游公路主梁尾流附着于下游铁路主...     

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.     

欧洲和中国规范风荷载基本参数对比

欧洲规范和中国规范在计算风荷载时选用的基本参数有所不同。进行风荷载基本风速(风压)对比，以北京为例，重点分析两种规范关于风荷载重现期转换方式的差别；分别分析在各种地貌形式下中欧规范关于风压高度变化系数存在的差异，并对比两种规范针对特殊地形所采用的不同计算方法；对两种规范下建筑体型系数计算方法和群体效应进行对比分析，并以封闭式双坡屋面为例做具体说明。综合研究结果表明，中欧规范对于荷载基本参数选取存在较大差异。     

铁路沿线太阳能电池板及支架立柱的抗风性能

以西成(西安—成都)高速铁路沿线立柱式太阳能电池板支架立柱的布设为背景,通过数值计算、风洞试验及有限元分析研究其抗风性能。为避免结构共振,须获得高速列车脉动风压的振动特性,通过刚性模型测力试验获取了结构最不利风偏角,试验结果可作为调整结构布设方向的依据。铁路沿线结构抗风设计须考虑自然风荷载和列车脉动风荷载的综合作用。本文提出了一种验算铁路沿线结构抗风安全性的方法:基于数值计算得到结构受列车风荷载作用下的极限风压,以此反算结构所受极限风荷载,并利用风洞试验及有限元计算方法计算结构应力。     

基于测压方法的CRH2列车气动特性风洞试验研究

针对风洞试验中通过天平测量列车气动力存在的缺陷,尝试通过测压积分获得列车气动力以提高脉动气动力测试精度,并对来流均匀的侧风作用下的CRH2列车非定常空气动力特性进行分析。研究结果表明,当列车表面风压测点数量适当时,测压积分可获得与天平测力精度相当的定常气动力;即使是在均匀来流作用下,列车受到的气动力也表现出明显的非定常特性,极大气动力约为均值的1.7倍;0~10 Hz低频段最大谱值发生在90°风向角,最小谱值则发生在0°风向角,10 Hz以上高频段谱值分布情况则恰好相反,当风向角小于60°时,0~10 Hz低频段能量占总能量的比重小于50%。     

南京火车站主站房风洞实验对设计取值的影响

通过风洞试验研究了在地面粗糙度为B类条件下，南京火车站主站房斜拉索屋盖及玻璃幕墙的风荷载特性，探讨了各处风荷载随来流风向角的变化规律，确定了该设计方案斜拉索屋面随形状变化的风载体型系数，为下一步的结构计算提供了科学依据。     

高速列车经过跨线天桥脉动风压分析

高速列车通过跨线天桥结构时在天桥与高速列车之间的狭小空间内产生较大的局部风压,跨线天桥结构对局部风压的高频脉动成分极为敏感。为了探究脉动成分的大小,采用CFD数值模拟,运用滑移网格技术,大涡模拟湍流模型(LES)对高速列车经过跨线天桥结构周围的三维、非定常、可压缩流场进行模拟,并与跨线天桥实测结果吻合。对保留脉动成分的LES模拟结果在时域上进行分析,探究脉动成分分布的位置,脉动极值空间分布,以及脉动风能量在列车风压中所占比例,同时在频域上采用小波包分析的方法对LES结果进行分解,分析各频段风压能量分布规律。研究结果表明:跨线天桥表面风压脉动成分极小。     

不同风场下高层建筑风压特性的风洞试验研究

在大气边界层风洞中模拟了B、C、D三类地貌的风场,对矩形和方形模型进行了风洞试验,分析了不同风场下矩形和方形模型的风压分布、顺风向脉动风压功率谱和风压空间相关性。结果表明:B、C、D三类风场下,平均风压系数逐步减小,脉动风压系数逐步增大,顺风向脉动风压功率谱峰值对应频率基本一致;顺风向脉动风压功率谱分布特征随高度变化不大;风压水平和竖向相关性随距离增加而减小;湍流度的增大使得迎风面水平和竖向风压相关性增大。     

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。