风积沙地区路基设计关键技术分析

风沙区道路修筑十分困难,且经常受到沙埋、风蚀等侵害,严重威胁道路使用寿命和行车安全。为了研究适用于风沙区道路路基的设计原则,从风沙区道路选线、路基断面形式、边坡防护方面介绍风沙区路基设计要点,并利用有限元软件建立不同的路堤风速场模型,分析计算了路堤高度、边坡坡度对风速场的影响,从而得到风沙区路基合理断面形式。     

基于行驶稳定性的大风天气下桥梁行车安全研究

随着我国基础设施建设的快速发展,越来越多跨越江河湖海以及悬崖峭壁的桥梁被修建出来。驾驶员在这些地区的桥梁行车时,很容易受到外部风环境的影响发生交通安全事故。尤其是在侧风环境作用下,车辆发生事故的概率更大。近年来,随着工程建设的实践、交通事故的追因、相关研究的发展,工程技术和科研人员逐渐认识到桥梁行车过程中外部风环境对于行车安全的重要影响。以德州至上饶国家高速公路合肥至枞阳段的桥梁行车安全为例,首先从静力学角度对侧风环境下的行驶车辆不发生侧滑、侧翻以及虽然发生侧滑但侧滑距离在安全范围内的安全风速进行了分析,然后结合项目路段的实际情况给出了侧风区安全行车的具体措施,以期为其他高速公路项目的桥梁行车安全评价提供借鉴。     

高速列车侧风安全域计算方法

使用参数传递、求解控制以及动态网格技术,建立了侧风流体动力学模型和高速列车多体动力学模型,通过对列车外流场和系统响应进行协同仿真,获得不同侧风环境下列车的稳定姿态和气动载荷,研究了列车运行的安全性指标,分析了不同侧风环境下列车安全运行的临界速度,确定了列车的侧风作用安全域。计算结果表明：随着列车运行速度和侧风强度的增大...     

横风下复线路堤高度对高速列车气动性能的影响

利用Creo软件建立了某型动车组头中尾3车编组和不同高度的路堤模型,通过Fluent软件模拟列车在车速分别为300和350 km·h-1,横风风速分别为17.10、20.70、24.40和28.40 m·s-1的环境下运行,将获取的高速列车气动力载荷施加到Simpack建立的动力学模型中,计算其动力学性能参数;深入分析了横风工况下高速列车在不同高度复线路堤背风侧运行时车体的压力分布、气流场结构、气动力与风致安全性,并重点探究了头车在不同运行速度和横风风速下的运行安全性。分析结果表明:在相同车速和横风环境下,随着路堤高度的增加,列车受到的侧向力整体呈增大趋势,尾车在横风作用下受到反向侧向力,头车所受侧向力最大,且升力持续增大,中间车所受升力相对较大,尾车所受阻力最大;横风环境下列车压力峰值点位于头车鼻尖处且向迎风侧偏移,各路堤高度工况下气流场结构基本相同,头车背风侧和底部转向架处有明显的涡流,但尾车处的涡流却在迎风侧,这可能是导致尾车反向侧向力的主因;脱轨系数、轮轴横向力、轮轨垂向力和轮重减载率均随路堤高度和横风风速的增大而增大,轮轨垂向力始终在安全限值内,当横风风速分别为24.40和28.40 m·s-1时,列车运行速度应分别低于350和300 km·h-1,以保证列车行车安全。      

路桥过渡段路基路面施工技术研究

路桥过渡段桥台和引道路堤之间经常会产生差异沉降,较小的差异沉降就会导致桥头跳车,使得行车不舒适,甚至影响行车安全。针对路桥过渡段引道路基的沉降问题,通过理论计算和试验分析,结合现场调查,对路基沉降的规律和路基沉降的治理措施进行了研究。     

舟山跨海大桥桥上安全行车风速研究

受大桥通航净空的限制,舟山跨海大桥桥面高程高、风速大以及桥梁本身的结构特点,使得车辆的行驶环境大为改变,影响行车安全.本文通过对不同速度下车辆所受风力及影响行车安全外力的综合分析研究,计算不同车速下跨海大桥上车辆的安全行车风速,为跨海大桥运营期限速指标的确定提供理论分析依据.     

突变风作用下路堑深度对高速列车气动性能影响

为了保证高速列车在大风环境下路堑中行驶的安全,建立了高速列车—路堑耦合的气动仿真模型,研究了不同风场环境下路堑深度对列车气动性能的影响.研究表明:高速列车的气动特性随着风载荷的突变,气动特性的变化情况复杂.横风环境下,路堑深度的增加有利于降低列车气动力,而在突变风环境下,突变风作用下列车的气动力随风速变化情况更为复杂....     

大风对路堤上运行的客运列车气动性能的影响

为了提高强横风作用下客运列车运行的稳定性,基于三维非定常方程,采用动网格技术,对强横风作用下的青藏线客运列车在路堤上运行情况进行了模拟,分析车速、风速及路堤高度与气动力之间的关系,并将计算结果与风洞实验结果进行对比。研究结果表明:升力、侧向力和倾覆力矩实验结果与模拟结果吻合较好。在路堤高度小于20.00m时,气动力随路堤高度的增加而增大,当路堤高度大于20.00m时,气动力随路堤高度增大而减小;车速一定时,随着横风速度的增大,气动力和倾覆力矩迅速增大;横风风速一定时,列车运行速度从60km.h-1增大至120km.h-1,侧向力、升力及倾覆力矩变化不大。     

桥隧过渡段高速列车行车抗风安全分析

列车由隧道驶上桥梁时会承受突变的风荷载，列车的响应发生突变，导致列车的行车安全受到威胁. 以某客运专线桥隧过渡段为研究背景，通过计算流体动力学 （CFD） 数值模拟和车桥耦合振动分析，计算了CRH3型列车通过桥隧过渡段时受到的气动力及车辆响应；对比分析了头车、中间车及尾车的气动力及列车响应，研究了大风攻角对列车气动力及行车响应的影响，探讨了最不利的安全指标. 研究结果表明:越靠近车头的车体，气动力突变与列车响应越大；相比0° 攻角，正风攻角对行车相对有利，+7° 的风攻角下列车受到的气动阻力和力矩减小了约10%；负风攻角会增大列车的气动力突变效应和行车响应，?7° 风攻角下列车受到的气动阻力和力矩增加了约10%；风速在22.5 m/s以下时，CRH3列车能够以200 km/h的车速安全通过桥隧过渡段；20 m/s风速时，车速在325 km/h以下时列车能够安全通过桥隧过渡段；随着车速与风速的增加，轮轴横向力是首先超限的安全性指标.      

山区高速公路路基沉降影响因素研究

以河北省保定一阜平高速公路路基工程为研究对象,应用有限元程序建立路基沉降计算模型,分析了不同地基土性质、路堤高度、路堤填料性质条件下路基沉降变形特性,并结合现场沉降观测数据研究了土基变形模量、路基高度、路堤填料容重、路堤变形模量及施工时间对山区高速公路路基沉降的影响规律,为山区高速公路路基差异沉降控制提供参考依据。     

江阴大桥强风报警及风场特性分析

风荷载对悬索桥的运营期安全有重要影响.文章利用健康监测系统实测数据,建立了江阴长江公路大桥风特性数据库.在此基础上,一方面针对风速设定报警阈值,从而保证了行车与结构安全,另一方面计算得到紊流强度、阵风系数等风特性,对桥梁设计风荷载参数取值的合理性进行了验证.研究结论为江阴大桥的抗风安全性评价提供了实测依据,同时可为该地区其他工程结构的抗风研究提供参考.     

The Simulation and Characteristic Study of Wind Velocity for Long-Span Structures

The new technique that combines wave superposition with the fast Fourier transformation was introduced to simulate the nodal three-dimension relevant wind velocity time series of spatial structures. The wind velocity field where the spatial structure is located is assumed to be homogeneous. The wind‘s power spectral density is divided into frequency spectral function and coherency function and the spectral functions are transformed as the superposition coefficients. The wavelet analysis has excellent localized characters in both time and frequency domains, which not only makes wind velocity time series analysis more accurate, but also can focus on any detail of the objective signal series. The discrete wavelet transformation was adopted to decompose and reconstruct the discrete wind velocity time series. The stability of wavelet analysis for the wind velocity time series was also proved.     

A Computational Model for Pedestrian Level Wind Environment Around Tall Buildings

A computational model has been developed for the simulation of pedestrian level wind environment around tall buildings by coupling the numerical simulation of the full-scale site and meteorological station materials. In the first step, the hybrid/mixed finite element method is employed to solve the two dimensional Navier-Stokes equation for the flow field around tall buildings, in view of the influence of fluctuating wind, the flow field is revised with the effective wind velocity. The velocity ratio is defined in order to relate numerical wind velocity to oncoming reference wind velocity. In the second step, the frequency occurred discomfort wind velocity as a suitable criterion is calculated by use of the coupling between the numerical wind velocity and the wind velocity at the nearest meteorological station. The prediction accuracy of the wind environment simulation by use of the computation model will be discussed. Using the available wind data at the nearest meteorological station as well as the established criteria of wind discomfort, the frequency of wind discomfort can be predicted. A numerical example is given to illustrate the application of the proposed method.     

侧向风作用下车-桥系统的气动特性——移动车辆模型风洞试验系统

为考虑侧向风作用下车辆运动对车-桥系统气动特性的影响,针对车-桥系统气动绕流的特点,研制了一套移动车辆模型风洞试验系统,在风洞中实现了侧向风作用下车辆运动过程中桥梁和车辆各自气动力的同步测试.该系统可以较方便地改变来流风速、车辆运动速度、测试对象以及车辆与桥梁的相对位置等.根据测试信号时程的特点,提出了相应的数据处理方法,分析了车辆运动过程中桥梁和车辆动态气动力的变化特征.试验结果表明,桥梁和车辆的气动力信号较稳定,试验结果比较可靠.     

山区地形对桥位风场影响的数值模拟

为研究山区地形对处于峡谷中桥梁风场特性的影响,以建设在某峡谷中的一座大跨度桥梁为研究背景,利用计算流体力学软件FLUENT,设计了数值模拟方法,对桥址处风场进行计算分析.在利用实验数据验证模拟方法可靠性的基础上,通过不同来流方向的计算结果,分析了山区地形对主梁上顺桥向和横桥向的风速、风攻角及桥位处的平均风剖面分布的影响,以及峡谷效应产生的风速放大系数.研究结果表明:桥位来流方向的高耸山体会影响该侧主梁上水平风速的分布,并在该侧产生向下的风攻角;峡谷内的风剖面下部会发生畸变;特定的来流方向会在跨中产生风速放大效应.      

Wind Vibration Study of Long-span Steel Arch Structure of Beijing Capital International Airport

IntroductionThe long-span light-weight steel arch struc-tures have been widely used in the world due to itsbeautiful shape and reasonable mechanical charac-teristics. With the development of the computa-tional theory, the steel arch span becomes longerand longer. So, the wind loads become the majoror even dominant loads applied on steel arch struc-tural system[1~3]. The distress and damage willprobably occur in the structure, because of thelong term wind-induced vibration.1 Structural Wind-in…     

复杂山区地形桥址区风特性的数值模拟

为了研究复杂山区地形桥址区风场空间特性变化规律,以位于我国西南山区的绿汁江大桥为工程背景,利用FLUENT对山区地形风场特性进行数值模拟,通过36个风向工况的计算分析,得到复杂山区地形桥址区风场的空间分布特性. 结果表明:受复杂地形影响,各桥位平均风速风剖面曲线和沿主梁横桥向风速曲线差异较大,桥址区附近地形最高点以上400 m风场仍明显受地形影响;受河道大角度弯曲影响,桥址区形成类似“单向开口槽”的地形,顺河流风向的来流风受山体阻挡,各桥位处的风速低于逆河流风向,两个风向的风速差值的平均值达13.6 m/s,且各桥位风攻角以负攻角为主;峡谷突宽使谷内风场出现一定的分流,突宽区风速稍有减弱,风场的分流量有限,使得在渡过突宽段后的峡谷缩窄区,风速依旧较大.      

几种大型风力发电机组技术特点及应用

大型风力发电机组技术不仅体现当代电机制造、材料工程、电力电子、自动控制、流体力学和地质气象等领域的科技水平,而且引领着未来风力发电机组设计制造技术的发展方向。根据发电机驱动方式的不同,风力发电机系统可分为双馈式、直驱式和半直驱式。分析3种驱动方式下各风力发电系统的技术特点及优缺点,并简要介绍各种风力发电机系统的应用状况。     

荆岳长江大桥附近大风特征及设计风速推算研究

利用岳阳气象站1952~2000年逐年10 min平均最大风速资料序列,对大风特征进行了分析.利用极值Ⅰ型分布曲线,推算出气象站处基本风速,结合沿江观测对比记录,通过比值法把基本风速推算到设计风速.结果表明:(1)桥位附近10 min平均年最大风速极值24.7 m/s,主导风为东北风;(2)不同重现期(100,50,30,10 a)10 m高处10 min平均年最大风速(基本风速)分别为27.6,25.4,23.8,20.2 m/s;(3)考虑5%的计算误差,桥位区不同重现期(100,50,30,10 a)10 m高处10 min平均年最大风速(设计风速)分别为29.0,26.7,25.0,21.2 m/s;(4)利用近地层风速随高度的指数变化推算出300 m以下每10 m高度层的设计基准风速.     

侧向风荷载对人-车-路系统耦合振动的影响分析

采用谱解法模拟脉动风荷载场,根据风洞试验测得的车辆的空气动力参数,计算出作用在车辆侧面的风荷载;将风荷载加到人-车-路耦合振动系统方程中,建立起考虑其影响的系统耦合振动方程;采用人体加权竖向振动加速度均方根值对车辆乘坐舒适度进行评价,并对模拟风速场及侧向风速大小对车辆乘坐舒适度的影响进行讨论.分析表明：静态风减小了人体、车辆振动加速度的最大值,但对其加速度均方根值没有影响;脉动风作用下人体振动加速度最大值略有变化,但均方根值却增大较多;侧向风荷载场对路面结构的振动几乎没有影响;平整路面下乘坐者出现不舒适感的临界风速为55m/s,A级不平整路面出现不舒适感的临界值为15m/s.