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原文传递桥梁结构气动力特性的数值模拟

论文题名：	桥梁结构气动力特性的数值模拟
关键词：	大跨桥梁;风压效应;桥梁荷载;气动力学
摘要：	本文基于计算流体动力学原理，采用数值模拟的方法，根据桥梁的条带性假设，建立桥梁断面的二维模型，分别研究了大跨度桥梁断面在风荷载作用下随雷诺数变化的气动力特性、大桥护栏对桥梁断面气动力特性的影响以及车桥耦合风压效应对桥梁和车辆各自单体气动力特性和风压分布影响。 ⑴建立了近流线型桥梁断面模型和П型梁断面模型，分别研究了两种类型断面三分力系数随雷诺数大小变化的规律。对近流线型断面，还分别计算了不同高宽比的断面三分力系数的变化规律，并对计算结果进行了比较，得到不同高宽比的近流线型断面随着高宽比的逐级变化，其各自的三分力系数也逐级变化，表现出了很好的相似性，体现了断面良好的流线特性。 ⑵分别建立施工状态(不带护栏)和成桥状态(带护栏)的大桥断面模型，在不同风向角的作用下，对其阻力系数、升力系数和升力矩系数随风向角的变化曲线进行计算和比较，发现了大桥护栏能明显地改变桥梁气流的流动，使断面上表面压力变化缓慢，从而减小了结构的升力和升力矩，很好地改善了桥梁结构的气动力特性，增加了行车的安全性。 ⑶研究了车桥耦合体系气动力特性和风压分布。选取了雷诺应力湍流模型，分别建立了桥梁单体模型、车辆单体模型和车桥耦合体系模型。计算了3个模型在不同风向角下的气动力系数，并对各自的风压分布分别进行了比较。与桥梁单体模型和车辆单体模型相比，车桥耦合体系考虑了车辆和桥梁的耦合效应。计算过程中，在不同风向角工况下，车桥耦合体系的气动力系数，包括升力系数、阻力系数和倾覆力矩系数，都发生了明显的增大。计算结果表明，车桥耦合体系考虑车桥耦合效应对桥梁和车辆各自单体的气动力系数影响较大，设计中应给予重视以确保行车安全。
作者：	张伟
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	岳澄
授予学位：	硕士
授予学位单位：	天津大学
学位年度：	2007
正文语种：	中文