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山区峡谷桥址处风场特性实测研究与数值模拟
| 论文题名： | 山区峡谷桥址处风场特性实测研究与数值模拟 |
| 关键词： | 特大型桥梁;山区峡谷风场;现场实测;数值模拟;湍流模型 |
| 摘要： | 随着西部战略的逐步实施，在中西部山区峡谷地区将有越来越多的大跨度柔性桥梁被修建，为了保证此类桥梁的顺利建造和正常的运营，准确的风荷载输入是大跨度柔性桥梁抗风设计的先决条件。但是，山区峡谷地区地势崎岖、环境复杂，风场特性各项参数很难确定，现行桥梁抗风规范中关于峡谷地形条件下的风场特性也没有详细的规定。因此，对山区峡谷风场特性的研究是非常有必要的。 本文依托交通部西部课题重大专项“特大型桥梁风雨作用监测与模拟技术研究”，对澧水大桥桥位处风场特性进行了如下研究: 1、在澧水大桥上建立了桥位处山区峡谷风环境的实时监测系统，对桥址峡谷风场特性进行了真实、有效的记录。分析得到了包括平均风速、风向、风速剖面、风攻角等在内的峡谷风场平均风特性以及湍流度、阵风因子、湍流功率谱密度等在内的脉动风特性。并对各项特征参数的相关性进行了拟合。澧水大桥桥位处风场受山区峡谷地形的影响，其三维特性比较显著。研究结果表明:由于澧水大桥峡谷呈弯曲状，主要来流风场并没有发生穿流形成明显的峡谷效应;风攻角范围分布在-9°和+7°之间，波动较大;湍流度与规范中D类地表规定值接近。 2、利用数值模拟技术与逆向工程软件结合，建立了桥址处峡谷真实地形的大范围CFD模型生成方法，对桥址峡谷地形风场特性进行了CFD数值模拟。得到了完整模拟真实地形的技术路线以及比较合理的入口边界条件。研究表明单一的指数率风剖面并不满足峡谷地形风速随高度变化规律，风攻角分布超出设计考虑范围等结论，与实测结果形成对比。 3、为了获得具有普遍意义的峡谷风场特性分布规律，建立了系列的简易峡谷数值模型，分析了风场分布规律与峡谷上下谷口宽度、坡度等参数的关系，并提出了拟合公式，可以作为此类地形桥址风参数确定的参考。 本文主要通过现场实测和数值模拟两种研究方法，对澧水大桥桥位处山区峡谷风场特性进行研究。研究成果不仅对澧水大桥的正常运营起到指导作用，对后续此类山区风环境的研究工作也提供了参考。 |
| 作者： | 刘熠 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 蔡春声;李春光;王武生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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