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。     

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。     

考虑风向角和周边建筑影响的大跨气膜煤棚风荷载特性试验研究

以某发电厂气膜煤棚为研究背景,为研究风向角和周边建筑对气膜煤棚风荷载特性的影响,采用风洞试验的方法测试并分析了气膜煤棚体型系数和整体力系数的变化规律。结果表明,无周边建筑下,煤棚的最大正体型系数在迎风面的底部,最大负体型系数在迎风面两侧拐角处,最大整体力系数发生在75°～90°和270°～285°风向角之间。煤棚在长度、跨度和竖直方向上最大整体力系数分别为0.44、0.63、1.26,周边建筑干扰效应使煤棚迎风面底部体型系数减小,在一些风向角下煤棚所受整体力系数甚至表现为显著的放大效应。     

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...     

可变编组高速列车转向架气动阻力特征研究

基于空气动力学数值模拟方法,针对列车不同部位的转向架和转向架结构表面的气动阻力分布进行分析,对高速动车组列车整车气动效应进行数值仿真。研究结果表明:转向架流场区域在靠近来流端的上部会形成部分死水区,该区域流场与外部质量交换较小,转向架结构表面在来流方向上游会形成一个正压区,在下游方向的转向架结构表面会形成小范围的负压区。列车头车转向架气动阻力明显高于中间车和尾车,其中列车头车I位转向架受到的气动阻力最大,其次是头车II位端转向架,列车的中间车和尾车转向架阻力分布较为均匀,均为头车转向架阻力的60%左右。     

桩土模型对大跨度悬索桥地震响应分析的影响

以单跨钢桁梁悬索桥为工程背景,应用有限元软件MIDAS/Civil建立了考虑桩土效应的m法模型、黏弹性人工边界模型和墩、塔底固结模型,并分析比较了以上3种模型对大跨度悬索桥动力特性和地震响应分析的影响。研究结果表明:不同模型对桥塔内力影响较大,对主梁、桥塔位移影响较小;桩土效应对高塔内力影响较大,对矮塔内力影响较小。由弯矩最大值沿塔高的分布情况可知,不考虑桩土效应对高塔来说是否有利取决于区段位置,但对于矮塔总体是偏于安全的。     

山区复杂地形下高墩多跨连续铁路钢桁梁桥的风场特性研究

以在建的蒙华铁路三门峡黄河公铁两用大桥为工程背景,研究复杂山区桥址的风参数问题。采用中国科学院地理信息的高精度地形,通过逆向工程软件拟合出桥址地形曲面。通过形成以该曲面为底面的长宽高分别为100,100和20 km的计算域并实施网格划分,采用大涡模拟(LES)数值模拟不同来流条件下计算域内的流动特征,重点分析各风向角下桥轴线上平均风特性、湍流度和风攻角等参数。数值仿真表明:与远方来流风速相比,桥轴线上部分位置处的风速增加可达到20%,但是沿桥轴线平均的风速并不存在加速效应,因此,平均风速取值无需考虑加速效应。地形效应附加的风攻角在1°～2°左右。     

地铁车辆段直线电机列车车致振动的试验研究

为研究直线电机列车运行的振动影响规律,采用JM3873振动测试系统,在广州地铁萝岗车辆段上盖建筑和轨道临近地面开展现场试验.研究结果表明:在同一楼层,框架梁跨中的竖向振动大于柱边,框架梁跨中的水平向振动小于柱边;在不同楼层,竖向振动较大的位置是质量最大的楼层和顶层,水平向振动最大的位置是侧向刚度较小而质量较大的楼层.建议分析结构的振动特性后确定舒适度评价测点.直线电机列车在咽喉区运行时,临近轨道的地面竖向振动平均值为86.2 dB,振动响应频带为30～150 Hz;列车在试车线运行时,临近轨道的地面竖向振动平均值为91.7 dB,振动响应频带为30～100 Hz.     

山区峡谷大跨度拱桥桥址区风参数数值模拟研究

为研究山区峡谷风参数受地形因素的影响,采用数值模拟的方法,对建设在中国西部山区的一座大跨度拱桥进行桥址区风场分析。首先,建立三维数值分析模型,以圆曲线+余弦曲线的形式对桥位区域进行边界拓展,并在边界上施加指数律风速边界条件;再利用FLUENT对流场进行求解。通过对各来流条件下数值计算结果进行对比分析,研究风速放大因子沿主梁及拱肋的分布规律,风偏角和风攻角受地形的影响以及风参数沿高度的变化规律,并讨论风场的峡谷效应以及折减效应。研究结果表明:多数工况下桥位处风速由于高陡山体的折减效应而减小,而在一定的来流条件下,桥位处风速因峡谷效应而放大;高陡山体以及深切峡谷会导致风偏角和风攻角的较大变化;风参数沿高度方向的分布规律受到高陡山体影响而改变;拱肋处在同一来流条件下的峡谷效应与折减效应与主梁基本一致。     

盾构隧道施工对短桩基-框架结构的影响

以成都地铁1号线盾构隧道近距离穿越某短桩基-框架结构为背景,采用Mohr-Coulomb弹塑性屈服准则,建立有限元数值模型,研究盾构穿越施工对桩基和框架结构的影响.研究结果表明:采用荷载转移措施可减小隧道上方的荷载和结构变形,有效保护建筑结构;盾构掘进对框架结构的边跨梁影响较大、对中跨梁影响较小,梁的最大正弯矩在二层右边跨梁的跨中,最大负弯矩在二层右边跨梁的右端头位置,柱的最大正弯矩在隧道右侧最远处的柱与二层右边跨梁刚接的位置;盾构从桩端下方穿越使隧道正上方及两侧的3根桩的轴力减小,两侧桩体下部向隧道方向产生挠曲变形,正上方桩体发生整体位移;距隧道较远处的桩发生刚性倾斜,桩轴力增大.监测数据表明,盾构穿越施工对桩基影响较小,荷载转移措施达到预期效果.     

大跨度山区桥梁风特性数值模拟及试验研究

以在建的贵州瓮马铁路北延伸线工程湘江特大桥为例,研究山区峡谷复杂地形下桥位处的风特性并指导桥梁抗风设计。采用逆向工程软件Imageware,使用曲面拟合的方式将高程数据转换成桥位附近直径8 km的地形曲面用于数值模拟和风洞试验分析。为解决模型边界的“人为峭壁”问题,通过采用改进的边界过渡段来减小地形模型中“人为峭壁”对山区桥位处风特性的影响。基于CFD数值模拟,通过改变速度入口边界位置来实现8种不同来流风偏角,研究桥轴线方向和风剖面监测点位置处的风特性。对有过渡段和无过渡段的地形模型开展风洞试验,研究横桥向风速、风剖面、风攻角以及桥梁总长1/4跨、1/2跨、3/4跨风剖面等风特性参数。研究结果表明：1)根据抗风规范确定的主梁设计基准风速较CFD方法确定的结果偏小;2)主梁高度处横桥向风速与来流入口基本风速相比,数值模拟和模型试验结果增幅分别为28%和10%;3)采用最优过渡段可使来流风速降低程度较无过渡段时小且风速保持较好;4)无过渡段时,“人工悬崖”会降低主梁高度处的横桥向风速。大跨度山区峡谷桥梁风特性数值模拟及试验研究得到了一些重要参数和变化规律,研究成果可为类似桥梁的设计研究提供...     

铁路侧向导沙沙障流场演化规律研究

铁路沿线的侧向导沙工程主要应用于风沙来流的侧向输导,使线路免受风沙危害。应用CFD数值模拟方法研究铁路沿线羽毛状侧向导沙沙障周围的流场演化规律特征,通过研究不同主风向与沙障夹角以及在风速改变时沙障周围的流场分区特征,揭示侧向输导沙障周围的流场机理。研究结果表明:羽毛排周围流场显著区别于其他挡风沙构筑物的流场规律,回流区随着主风向与羽毛排夹角的增大而增大,当主风向与羽毛排夹角小于30°时,流场分区显示降速区即积沙区在迎风侧一侧而偏离线路;羽毛排周围的回流区会影响羽毛排前方的速度大小,使速度廓线产生波动,主风向与羽毛排的夹角小于30°时波动较小,利于风沙侧向输导,使过境风沙流向远离线路方向运动。     

高速列车外风挡安装间距对风挡气动特性的影响

为探明空气动力作用下,高速列车外风挡与车体外表面安装间距对风挡气动特性的影响规律,采用三维、定常、不可压缩雷诺时均R-S方程和RNG k-ε双方程湍流模型数值算法,对0,10,20和30 mm不同安装间距的三车编组半包式外风挡高速动车组进行数值模拟,列车明线运行速度等级为350 km/h。研究结果表明:安装间距对于风挡受侧向力影响较大,尤其是橡胶弧顶与来流相对的外风挡所受侧向力与安装间距成二次函数关系,安装间距30 mm的外风挡受侧向力最大为785N;安装间距对外风挡所受阻力、升力的影响较小,橡胶弧顶相对的两块外风挡阻力方向相反,外风挡气动升力均为负升力且最大为62N;安装间距导致外风挡表面压力分布呈现规律性变化,将外风挡表面气动压力映射到有限元计算模型上,分析不同安装间距下气动载荷作用对外风挡结构变形与应力的影响。本文研究结果可对外风挡结构强度与优化设计,以及安装位置精度要求提供指导。