新建水坝对山区大跨度桥梁风环境的影响研究

西部地区经济的快速发展为西部公路网的建设奠定了基础,越来越多的大跨度桥梁需要跨越山区河谷,而山区河谷的地貌复杂,地势陡峭,河流众多,其风环境极其复杂.文章以某山区大跨桥梁为工程背景,采用数值模拟方法,建立了桥址区地形的数值模型,考察了水坝建造前后对桥梁风环境的影响,可为类似工程案例的风参数确定及抗风初步设计提供参考.     

山区峡谷桥梁抗风设计基准风速取值与风荷载计算

国内山区峡谷区域的桥梁一般具有高墩大跨的特点,作用在主梁及墩上的风荷载会很大,确定桥梁的设计基准风速与风荷载就变得十分重要.结合某连续刚构箱梁桥算例,对比《公路桥涵设计通用规范》和《公路桥梁抗风设计规范》中对主梁横桥向风荷载计算的规定,指出两部规范的差异,为山区峡谷桥梁抗风设计提供理论依据;通过联系现有研究和规范分析了设计基准风速的确定,并结合某桥算例分析了各自算法的合理性,从而确定采用现有研究的方法计算山区桥梁设计基准风速,并按《公路桥梁抗风设计规范》规定计算山区桥梁的静阵风荷载更为合理.     

沿海典型大跨桥梁桥址区台风极端风荷载预测与应用

基于日本气象局1951年至2015年西北太平洋最佳路径数据库,采用地理加权回归方法,分别建立了台风路径、强度和风场参数递推模型,并结合台风边界层三维风场解析模型,提出了适用于我国沿海地区台风风灾模拟的随机模拟算法。以深中通道伶仃洋航道桥为工程背景,开展了桥址区10万年台风随机模拟,分别构建了极值风速的重现期曲线、超越概率曲线和竖向风剖面等,可直接应用于指导桥梁的抗台风设计。最后,在考虑伶仃洋航道桥结构参数和气动参数不确定性基础上,开展了该桥的颤振可靠度分析,评估其在台风作用下的颤振失效概率和安全性能。     

高层建筑底部区域行人风环境试验研究

对单个方形截面高层建筑底部区域12m范围内的行人高度风环境进行试验研究。研究了不同风向角下加速比、平均风速比等参数的分布与变化规律,并以广州为例,利用Lawson风环境评价准则对该区域处于强风下的风环境进行了评价。结果表明各风向角下的最大加速比大致相等,约为1.9,且均出现在建筑背风面角隅位置。平均风速比大于0.75的区域也出现在建筑背风面角隅,此处易引起行人风环境不适。建筑周围12m范围内风环境不适的区域面积在与墙面正交风向时达到最大,应重点关注下洗(Downwash)效应造成行人高度处风速增大的影响;在斜风向20°～70°范围内通风不利的区域面积较大,对空气污染物扩散不利。建筑迎风面和背风面角隅位置出现最大等效阵风风速,应当对建筑角隅区域行人活动加以限制或提醒。     

港口集装箱起重机平均风荷载试验研究

以某港口65 t-65 m集装箱起重机为研究对象,在风洞中对其1∶50缩尺比的刚性模型进行了测压试验.试验在均匀风场和B类风场中进行,并考虑了工作和非工作这两种状态.给出了起重机主要构件在360°方向范围内的杆体型系数;对其分析表明,最不利风向并不一定出现在主轴方向.试验获得的杆体型系数可供起重机设计参考,也可用于修订规范时参考.     

某高层建筑风环境风洞试验研究

介绍了在风洞中进行的某高层建筑风环境的模拟试验 ,行人高度风速的测量和数据处理方法 ;并分析了该高层建筑的风洞试验结果 ,结果表明 ,该建筑的风环境基本上满足舒适性条件 .     

峡谷地区桥位处风参数特性

以花江北盘江大桥为工程背景,通过地形模型风洞试验研究峡谷地区桥位处的参数特性,分析某峡谷地区不同风向来流时桥址处平均风剖面、紊流强度和脉动风功率谱变化情况。结果表明:在横桥向来流作用下,跨中位置测站风剖面呈指数规律,但桥塔位置处受周边地形影响较大,风剖面无明显规律,在另一侧横桥向来流作用下情况相似,说明来流发展受地形影响发育不均。整个山区风场的紊流度在空间分布上相关性不大,紊流度的空间分布受地形影响较大,特别是靠近边坡的位置,紊流度数值较大。脉动风功率谱的变化需要考虑周围山地的影响,顺河谷方向的来流在桥面高度处的功率谱与Kaimal谱吻合较好。     

斜风下大跨度桥梁主梁三分力系数试验研究

制作了一套测力系统,测定了主跨为926 m的鄂东长江公路大桥在斜风下主梁的三分力系数,并把所得的结果与用传统的斜风分解法所得的结果进行了对比,发现二者不一致.这表明:基于用传统的斜风分解法得到的三分力系数进行斜风下大跨度桥梁主梁风荷载计算是不合适的,必须通过风洞试验实测斜风下主梁的三分力系数.     

浅谈山区高速公路桥位选择

结合山西省山区高速公路的特点,提出了山区高速公路桥梁桥位选择应遵循的原则,分析了山区高速公路桥位选择应考虑的主要因素。     

复杂山区水库蓄水影响下的库区桥址风特性数值模拟研究

以某复杂深切峡谷大跨度悬索桥为工程背景,构建桥址区水库蓄水后的地形数值模型,对桥址区进行区域地形风场数值模拟研究.通过36个不同来流工况的对比分析,探讨水库蓄水后的主梁平均风速、风攻角、风剖面以及风速放大系数在不同来流风向下的变化规律.研究表明,山区库区桥址风场特性分布比较复杂:主梁横桥向平均风速随来流风向变化较大,主梁出现较大负攻角效应;典型工况下横桥向风速沿主梁由北岸向南岸递减;多数工况下,桥址区风剖面分布复杂,远不同于常规指数律;桥位出现较明显的峡谷风效应,风速放大系数最高达1.06.研究结果为水库库区大跨度桥梁的抗风设计提供一定的依据.     

山区峡谷桥址处风场实测与数值模拟研究

为准确模拟山区峡谷桥址处的三维紊流风场,以澧水大桥所在峡谷为工程背景,将现场实测风场用谐波合成法进行等效处理生成了满足峡谷风场特性的随机来流,然后基于对Fluent的二次开发,将生成的随机来流赋予大涡模拟的入口边界.通过对比本文方法和无脉动入口计算结果发现,本文方法更能体现山区峡谷风场的真实流态,最后在本文方法基础上对不同风向角作用下的山区峡谷桥址处风场进行了数值模拟,得到了峡谷桥址处风场的详细分布特性,可为山区峡谷地形紊流场精细化数值模拟提供参考.     

紊流对桥梁颤振特性影响的实验研究

以常用的钝头形和近流线形两种桥梁断面为对象,通过在不同紊流强度的均匀格栅紊流下的节段模型风洞实验,研究了紊流强度对桥梁颤振导数及颤振临界风速的影响。     

高墩多塔斜拉桥沿桥轴向风特性实测分析

为研究山区地形高墩多塔斜拉桥沿桥轴向风特性变化情况,在桥面沿桥轴向安装两个三维风速仪和两个二维风速仪,利用小波法提取实测非平稳风时变平均风速,对沿桥轴向风样本进行平均风特性和紊流风特性分析.结果表明:沿桥轴向4个测点平均风速、平均风向角变化趋势基本保持一致;沿桥轴向湍流强度、阵风因子、积分尺度等紊流参数变化趋势基本保持一致,顺风向湍流强度均值较规范推荐值偏高;沿桥轴向实测风样本顺风向功率谱密度在低频段较Simiu谱值偏低,在高频段顺风向功率谱密度与Simiu谱吻合较好;竖风向功率谱密度在低频段较Panofsky谱值偏低;在高频段竖风向功率谱密度与Panofsky谱吻合较差.     

风电机组风洞测试的阻塞效应分析

风洞测试具有方便、快捷和高效的优势,在风电机组输出功率特性测试中应用较多。测试风轮直径较大时,由于存在风洞堵塞效应,会对测试结果造成影响。以300 W风电机组作为研究对象,分别采用风洞测试和车载测试进行输出功率特性测试。测试过程采用负载法,分别以电阻和蓄电池作为负载进行测试。在风洞截面为3m×3m的试验段中测试,机组空载启动风速为4.3m/s~4.8m/s,以电阻为负载时的额定风速为6.2 m/s;在车载测试中,机组空载启动风速为5.7m/s~6.2m/s,以电阻为负载时的额定风速为8.1 m/s。风洞测试比车载测试的启动风速低1.4 m/s,占车载测试启动风速的24.6 %,比车载测试额定风速低1.9 m/s,占车载测试额定风速的23.5 %。风轮直径2.3 m,其扫掠面积占风洞试验段截面面积的46.2 %,风洞的堵塞效应较大,致风洞测试数据与车载测试数据相差较大,因此风洞测试后需要修正。     

台风外围影响下的大跨度拱桥桥址区近地风特性实测研究

基于南广铁路肇庆西江特大桥风速风向监测子系统,对2015年6月台风"鲸鱼"气候条件下的平均风速、平均风向以及脉动参数(紊流强度、阵风因子、紊流积分尺度、脉动风速功率谱等)开展实测研究.结果表明:台风外围影响下1min平均风速波动幅度较大,呈现出跳跃性;实测紊流强度离散性较低,纵向紊流强度实测值0.253,紊流强度和阵风因子有随平均风速的增大而减小的趋势特征,且该趋势在低平均风速段更为明显;各方向上紊流积分尺度与规范相应推荐值差别较大,流场中主要以中小尺度涡旋为主,其离散度随平均风速的增加略有增大;规范推荐的Kaimal谱与实测水平向脉动功率谱函数并不能很好地符合,台风"鲸鱼"在低频段和高频段的谱值均偏高.实测表明台风外围风场具有一定相关性,采用Davenport假设会带来一定误差.     

山区高速公路构造物占地研究

根据山区土地资源缺乏、公路构造物为永久性占地的特点,以湖南省吉首至怀化、安化至邵阳高速公路为例,对采用路基方案和对应的桥梁、隧道、路基支挡物方案进行了比较,分析了山区高速公路桥梁、隧道、路基支挡结构等构造物的占地特点,对山区高速公路构造物方案的确定具有一定的参考意义。     

大跨度桥梁脉动风场的随机模拟

首先分析了一种宽域平稳随机过程的特性，然后基于频谱表达方法并利用Kaimal风谱函数的特性，提出了一种模拟桥梁脉动风场的高效率方法；证明了采用本方法模拟产生的脉动风场具有各态历经性，满足目标互相关函数；最后给出了一个计算示例。     

偏转风场下高层建筑设计风速的风向折减因子

提出了超高层建筑设计风荷载估算过程中考虑风场偏转影响的强风风速风向折减因子修正方法。在风洞中模拟了一个方形截面超高层建筑刚性模型。在偏转风场和无偏风场工况下,根据提出的修正方法计算了北京地区和南京地区高层建筑设计风速的风向折减因子,分析了风场偏转对高层建筑气动力风向折减效应的影响。结果表明,偏转风场会使建筑风压存在偏移现象,最不利风压出现的风向角与无偏风场下不同,而在考虑风向折减效应的风荷载估算方法中,如果忽略风场偏转的影响就可能导致超高层建筑风荷载的低估,使得结构设计偏于危险,提出的修正方法能够有效解决这一问题。     

山区大跨斜拉桥悬臂施工期风振响应实测

针对湖南郴州赤石大桥施工期桥位风特性及风致振动响应进行了现场实测与分析.对观测期大风天气桥面高度及桥塔塔顶处平均风速、风向、风攻角及紊流度等风特性参数进行了分析,并对桥梁结构风致振动响应进行了分析.结果表明:当风从北侧吹时风攻角变化范围较大,而当风从南侧吹时风攻角变化范围较小;桥梁结构主梁双悬臂施工期在大风作用下风振响应主要表现为"整体侧弯"以及"整体竖摆"振动;桥梁悬臂施工期结构自振频率实测值与有限元分析结果吻合较好.