风雨联合作用下钢箱梁外表面风压分布特征的研究

摘要

随着桥梁跨度的日渐增大，风雨联合作用已经成为建设在台风频袭区域的超大跨度桥梁结构不可忽略的影响因素。大跨度桥梁结构处于风雨联合作用环境中时，依靠以往的单一考虑风场环境而建立的桥梁结构分析与设计理论进行桥梁结构响应分析与设计，已经不能满足实际工程需要，其原因在于雨场的存在以及风雨联合作用。基于此，本文依托“十二五”交通运输重大科技专项——特大型桥梁风、雨作用监测与模拟技术研究之风、雨耦合作用观测及提取技术研究这一课题，在厦漳大桥上安装风压测量系统，利用大桥健康监测系统，提取风压、风参数、雨量等数据，经数据处理分析后，得到风雨联合作用下钢箱梁外表面风压分布特征。其主要研究成果如下:
　　①本文采用CFD数值模拟的方法得到了CFD数值模拟风压图，与实测风压图进行对比分析，说明了本次实测所采用的钢箱梁外表面风压测量系统的可靠性。
　　②通过对台风“莲花”和“苏迪罗”风特性的分析，得出湍流强度和阵风因子与风速之间及湍流强度和阵风因子之间的线性关系，这说明了湍流强度和阵风因子随风速增大而减小的特性。
　　③通过分析台风“莲花”和“苏迪罗”期间的雨量分布及风雨相关性分析，发现两次台风期间均没有出现较大降水量，且雨量与平均风速相关性不显著。
　　④相同风速下雨量较小时，有雨情况下的总体风压值明显大于无雨情况下的总体风压值，风速为9m/s～16m/s时，有雨情况下的总体风压值比无雨情况下的总体风压值相比，增大30％～40％;
　　⑤无论有无降雨，风攻角对迎风侧风嘴附近、腹板和梁底的风压值均有影响，无雨情况下风压值随风攻角的变化与有雨情况下相比更为显著。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 风雨联合作用下建筑物及桥梁表面风压分布研究现状

1．2．1 建筑物及桥梁表面风压分布研究现状

1．2．2 风雨联合作用研究现状

1．2．3 风雨联合作用下钢箱梁表面分压分布研究现状

1．3 桥梁抗风的研究方法

1．4 本文研究的主要内容

第二章 厦漳大桥钢箱梁外表面风压测量系统

2．1 实测背景工程

2．2 实测系统原理

2．3 钢箱梁外表面风压实测系统的介绍

2．3．1 实测仪器选型和设计

2．3．2 测点布设方案

2．4 实测系统安装布置情况

2．4．1 钢箱梁外表面各测点布置

2．4．2 采集模块位置布置

2．5 本章小结

第三章 钢箱梁外表面风压分布数值模拟

3．1 引言

3．2 CFD基本理论

3．2．1 控制方程

3．2．2 求解方法

3．3 数值模拟

3．3．1 计算模型的选择

3．3．2 模型网格划分

3．3．3 选择湍流模型

3．3．4 数值计算结果及分析

3．4 本章小结

第四章 风雨联合作用下钢箱梁外表面风压实测数据分析

4．1 概述

4．2 实测场地风特性

4．2．1 风速、风向、风攻角及风偏角

4．2．2 湍流强度和阵风因子

4．3 风雨相关性分析

4．3．1 降雨强度

4．3．2 风雨相关性

4．4 实测风压数据分析

4．5 本章小节

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

在校时期发表的论著及取得的科研成果