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典型峡谷地形风特性研究以及其对不同截面形式流场影响
| 论文题名： | 典型峡谷地形风特性研究以及其对不同截面形式流场影响 |
| 关键词： | 峡谷地形风特性;非均匀来流;数值模拟 |
| 摘要： | 我国西部地区河谷纵横，地形环境极为复杂，交通设施的不便极大的拖延了当地的现代化进程。但要实现跨越高山深谷的目标，必然要把桥梁设计得跨径更大，桥高更高，这会导致其风敏特性尤为突出。目前我国的抗风规范对于复杂山区峡谷风场特性的总结还存在不足，不同复杂地形下的风特性存在较大的差异，在很多情况下抗风规范的建议并不适用于指导山区桥梁的设计。因此，为了能够准确得到桥位处的各类风特性，有必要进行现场实测，然后对其进行总结归纳。 本文的研究工作主要有： （1）本文的研究对象为Y形深切河谷。在实地考察了当地的地形与气候环境后，设置了临时测站，布置了激光雷达、二维风速仪、三维风速仪等一系列仪器进行现场实测，由此得到了为期半年的风观测数据；并在此基础上得到该地的平均风速、风向等平均风特性与紊流度、阵风因子等脉动风特性。 （2）该地的风环境极其复杂。两侧山体的导向作用使得桥梁跨中处的风速比两侧要大，但随着观测高度的增加，不同测点间的风速差异也在减少；将不同测点得到的风速数据进行函数拟合，得到的结果也符合以上结论。该地形处的风向分布同样不均匀。在观测期间内，平均风向以西南方向为主，但Y形河谷的存在使得主梁同时还受东南来流的作用，而且此影响还随着时间的推移而发生变化。同时，在地形的影响作用下，风剖面的形式比较特别，该地的风剖面形式与规范建议值有所不同，以加速型风剖面与“S”型风剖面为主，其各自出现的频率会随着来流的变化而发生改变。对于风攻角而言，“越山风”的存在使得风攻角的分布以负攻角为主，其离散性也存在着明显的时空差异。通过以上部分风参数的分析，发现实测值与规范建议值之间有着较大的不同，因此在地形复杂的区域进行现场实测具有重要的意义。 （3）在实测结果的基础上，通过数值模拟研究来流对于桥梁结构的作用。本文选择两个典型断面作为研究对象，建立三维模型后根据实测数据设置不同的计算工况，探究主梁在均匀来流及不均匀来流情况下的气动力情况以及流场的分布。通过模拟计算能够得到，在不同的工况下的主梁的气动力系数与涡脱频率存在着差异，且气动力有效值沿着展向分布也有所不同，最大值分布在主梁的一端处；气动力的相关性也会随着展向位置的不同而发生变化，主梁截面在均匀来流下的气动力相关性比非均匀来流下更强；通过对流场的分析可知，不同工况下的漩涡尺度与涡脱形式也会影响气动力有效值。 |
| 作者： | 陈鑫明 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 王峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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