强风不仅是大跨度桥梁设计的控制性因素,同时也会影响到桥上车辆运行的安全,车辆气动特性是研究车辆行驶安全性的前提。基于计算流体动力学(CFD)仿真平台,模拟计算了汽车工业研究协会(MIRA)小车和重型卡车典型车辆在横风作用下的气动特性,分析研究了典型车辆分别位于桥面上不同车道位置时车辆气动力系数随风偏角的变化情况;进一步模拟计算了重型卡车与小车之间的挡风效应,研究了车辆间相对位置对车辆挡风效应的影响。计算结果表明:不同车型以及不同的桥梁车道位置对车辆气动力均有不同程度的影响;重型卡车对MIRA小车有明显的挡风效应,MIRA小车气动力随着车辆间相对位置变化显著,重型卡车气动力也有一定改变。

对某大跨度钢桁悬索桥进行颤振试验研究,讨论采取设置中央稳定板、增设抑流板、封闭外护栏部分高度、调整下检修道人行板厚度以及变动水槽等不同气动措施及其相互组合下加劲梁的颤振稳定性能,综合考虑各方面因素得到气动优化方案。研究结果表明单独采取设置下中央稳定板以及增设抑流板的措施对加劲梁的气动优化效果均不明显。在含有降低下检修道人行板厚度的组合措施中,保留水槽有利于改善加劲梁的颤振稳定性;在不含降低下检修道人行板厚度的组合措施中,移除水槽有利于改善加劲梁的颤振稳定性。外护栏的封闭高度越大,越有利于改善加劲梁的颤振稳定性,且封闭外护栏上部比封闭其下部的影响效果更明显。

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。

基于数值计算方法研究了开口断面主梁的颤振稳定性及下稳定板的作用机理.通过对比风洞试验的三分力及颤振临界风速结果,验证数值计算方法的可靠性,借助流场可视化直观地分析了颤振机理及下稳定板的抑制机理.结果表明来流在上游栏杆、上游箱室底板及下检修道处分离形成旋涡并向下游发展,期间产生与桥断面运动方向相同的气动力,成为颤振发散主导因素.在桥梁断面增设下稳定板能形成稳定的旋涡,气动力总体做负功,有效地抑制了颤振发散.增设1/4下稳定板,稳定板间形成了稳定的旋涡,气动力在运动周期内持续做负功,而同时增设下中央稳定板和1/4下稳定板在上游检修道与稳定板间形成的旋涡与上表面的旋涡交替主导气动力的方向,气动力先做负功后做正功再做负功.故只增设1/4下稳定板相比同时增设1/4下稳定板和下中央稳定板更有利于改善主梁...