大跨度山区桥梁风特性数值模拟及试验研究

• 作者: 周继 王新国 刘志文 陈祥艳
• 来源期刊: 铁道科学与工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 山区峡谷 风特性 数值模拟 风洞试验 边界过渡段
• 年，卷（期）: 2022,（4）
• 所属期刊栏目: 桥梁隧道与结构|Bridge,Tunnel and Structure
• 页码范围: 995-1003
• 页数: 9页
• 分类号: TU311.3
• 语种: 中文
• DOI: 10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20210375

摘要

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一定的指导和参考作用.