利用数值模拟方法探究风屏障参数对流线型桥梁气动特性的影响;分析风屏障对不同桥型气动特性的影响并进行横向对比;讨论风屏障的透风率对车桥系统的气动特性以及流场的影响,通过分析车桥的三分力系数、压力云图、速度流线图、车桥表面风压分布以及风剖面等特征,揭示风屏障对车桥系统气动特性的影响机理。研究结果表明:风屏障能降低主梁上方的流速,从而减小列车的阻力和力矩,但同时也增加了桥的阻力,因此,安装风屏障可提高列车的行驶安全性但不利于桥梁抗风;针对流线型主梁断面,当风屏障高度为3 m且透风率为30%时为最优组合,此时车桥系统的阻力系数可达到最小值1.33;风屏障对不同桥型的遮蔽效应不同,相同的风屏障遮蔽效应对流线型主梁断面的影响远大于对钝体主梁断面的影响。

该文基于重叠网格方法,建立了移动列车的数值模型,研究了横风作用下三维车桥系统的绕流气动特性。通过与相关试验和文献对比,验证了重叠网格方法可以较好地模拟列车的运动;然后对横风作用下车桥系统的绕流流场进行分析,讨论了考虑列车运动后车桥气动力的变化。研究结果表明:由于列车风与横风的叠加以及车桥之间的气动干扰,使车桥系统横风绕流流场发生明显的改变;列车运动对前方空气的压缩作用使头车所受气动力最大,同时桥梁气动力也会发生突变。

高速行驶在高墩桥梁上的货运汽车,由于高墩桥梁的地理位置较高,桥面风环境的突变情况,桥上车辆受风场影响较大。而货运车辆高度及重心位置高,导致货车具有较高的侧风敏感性。在受到强侧风影响时,货运汽车受到的侧向力和倾覆力矩相对较大,容易发生侧倾、侧滑等事故。文章利用Starccm+软件仿真得到的结果,进行车辆侧倾,以及不同路面(干路面、湿路面、雪路面和冰路面)条件下进行侧滑分析,进而得到桥梁上货运汽车行驶的安全风速、安全车速限值,对货运车辆在高墩桥上行驶的安全性进行评价。

为研究分离式三箱梁气动力特性和主梁-列车系统的气动干扰效应,基于风洞试验对比分析了直线型腹板及圆形腹板以及附属设施对主梁断面三分力系数的影响,进一步研究了不同腹板形式主梁气动力的雷诺数效应,同时讨论了列车与主梁间的气动干扰效应。结果表明分离式三箱梁的阻力系数随风攻角的变化趋势与分离式双箱梁十分接近,即先减小后增大,且拐点大约在风攻角为-2°到0°之间。腹板形状对分离式三箱梁的三分力系数影响很小,而风屏障等附属设施和气动措施的影响较大。在试验雷诺数范围内,两种腹板形式的分离式三箱梁施工期裸梁断面均存在明显雷诺数效应,但两者有明显区别直线型腹板主梁的阻力系数对雷诺数变化较为敏感,升力系数和力矩系数则不敏感;而圆形倒角腹板主梁的阻力系数和力矩系数均对雷诺数的变化较为敏感。列车与分离...

为了研究列车与分离式三箱梁之间的气动干扰,进行了一系列风洞试验,重点研究了气动干扰对主梁和列车的三分力系数及主梁涡振性能的影响。采用列车和主梁的节段模型进行静力三分力测试和涡振试验。结果表明分离式三箱梁与列车之间存在显著的气动干扰效应。当单列车存在时,列车和主梁之间的相对水平位置对主梁的三分力系数影响不大。当双列车会车时,主梁的阻力系数较无列车和单列车时显著减小,且背风侧列车受到的气动力先突降后陡增,气动力的剧烈波动会引起列车的振动,对行车安全及舒适性不利。停靠在主梁上的列车对分离式三箱梁的涡振性能产生不利影响,会引起分离式三箱梁新的竖向涡振,且当列车位于迎风侧轨道上时,主梁扭转涡振振幅显著增加。

为研究平层公铁两用桥的风屏障在不同透风率和高度下对高速列车及桥梁气动力特性的影响,对列车-桥梁-风屏障三维模型进行了全结构网格划分,并与风洞试验结果进行比较,验证了数值模拟方法的可靠性。研究不同透风率和风屏障高度下高速列车及桥梁气动力系数的变化规律。通过数据包络法(DEA方法)对三分力系数进行了效率评估,给出了风屏障参数最佳取值。研究结果表明高透风率的风屏障虽高度增加,但防风效果仍不佳;风屏障可有效降低桥上列车的气动力系数,同时增大了桥梁的阻力系数;采用风屏障时,应综合考虑车桥整体的气动性能;针对本研究的平层公铁两用桥梁,当风屏障高度为3.5 m,透风率为20%时,车桥系统整体的气动性能最佳,效率最高。

为研究复杂交通状态下车桥系统的气动特性,对某大跨度公铁两用桁架斜拉桥进行了节段模型风洞试验。测试了不同风攻角下单列车、两列车、三列车通过时车桥系统的三分力。研究了线路位置、桥塔、公路车流、双车及三车交会对车辆和桁梁三分力系数的影响。结果表明当单列车从迎风侧线路向背风侧线路移动时,车辆和桁梁的阻力系数逐渐减小,但车辆的升力系数及桁梁的力矩系数在背风侧轨道达到最大;当列车通过桥塔,受遮挡车辆的平均表面风压会显著减小,当其位于迎风侧轨道时影响最明显,但在靠近桥塔边缘处的表面风压波动较为剧烈;双车交会时,车辆的阻力和升力系数随交会间距的增大而增大;三车交会时,位于迎风侧列车后方的车辆阻力和升力系数显著下降,中间车的升力系数最小且阻力系数为负数;随着桥上列车数量的增加,桁梁的阻力和升力...

在考虑线路不平顺的基础上建立了移动车辆过桥的有限元模型,基于移动车辆动力响应采用遗传算法（genetic algorithm,简称GA）实现了桥梁结构不同损伤状态的识别。以桥梁损伤位置和损伤程度作为识别因子,首先,利用GA算法生成不同桥梁损伤状态;其次,采用有限元车桥模型分别计算不同状态下的车辆动力响应作为分析数据;最后,采用模拟实测数据与分析数据构建目标函数进行识别。针对不同损伤工况进行多次独立重复计算,选用成功率及首次出现最优解平均迭代代数分析GA算法识别效率。研究发现：GA算法能以较高效率实现桥梁单目标和多目标损伤的识别;识别过程中搜索空间大小对GA算法识别效率影响较大;GA算法对桥梁跨中及3/4跨位置的损伤识别结果较桥梁端部更为稳定。