为研究波浪形底面对列车-桥梁气动荷载影响下的车桥系统振动响应,选取平潭海峡元洪水道大桥为研究对象,固定列车车速和风速,采用流体动力学软件Fluent,计算系统在横风作用及不同波浪形底面下列车和桥梁的气动荷载。基于有限元软件ANSYS和多体动力学软件SIMPACK建立三维列车-桥梁联合仿真模型,将得到的气动荷载通过时间激励方式施加到列车-桥梁系统中。研究相同车速和风速在不同波浪重现期下波浪形底面对气动荷载的影响以及车桥耦合振动问题。研究结果表明底面为平面时,风速剖面近似呈线性增长,且风速梯度显著大于底面为波浪形的工况;底面为波浪面时,各重现期下风场特性差异较小,波谷临近处速度梯度较小,向两侧波峰逐渐增大;风场中不同重现期波浪面的改变会使列车和桥梁的气动荷载的频率、幅值大小发生不同程度的改变;底部为平面时,...

以一斜拉桥研究对象,计算了桥梁下部结构的波浪荷载。通过ICEM生成车桥的混合网格,在Fluent中计算了不同风浪组合下系统的气动荷载。利用Ansys和Simpack建立车-桥耦合模型,将风浪荷载以时程输入,研究不同组合下列车和桥梁动力学指标的变化规律。结果表明当风速和车速一定时,随着波浪荷载重现期的增大,车桥系统的安全性与舒适性降低。列车的脱轨系数和轮对横向力随波浪荷载的变化最明显;桥梁跨中的竖向位移以及加速度与无波浪荷载相比变化较小,而横向指标则随之逐渐增大;当波高和车速一定时,系统的各项动力指标随着风速的提高均明显增大。列车的脱轨系数和轮对横向力的变化幅度最大;桥梁跨中竖向位移在风速达30 m/s时发生突变,而竖向加速度从无风环境到有风环境时发生突变,桥梁横向动力指标则随风速增大而显著增大。

近海流线型箱梁主梁距水面较低时,气动特性极易受到极端波浪边界的干扰.为研究极端波浪边界干扰下流线型箱梁气动特性,以孤立波浪模拟极端波浪,基于FLUENT软件,采用铺层网格技术建立了模拟运动孤立波浪边界干扰下流线型箱梁气动特性的数值模型;利用所建立并验证的数值模型研究了不同参数下运动孤立波浪边界对流线型箱梁气动特性(静气动力系数、涡量场以及平均压力系数和脉动压力系数分布)的干扰.分析结果表明不同孤立波浪边界运动速度干扰下流线型箱梁气动特性明显区别于无波浪工况;随波浪边界运动,迎风角处剪切层方向相比于梁底转折角处(8°风攻角)及梁顶转折角处(-8°风攻角)剪切层方向变化明显;在运动孤立波浪边界干扰下,箱梁抖振响应会随风攻角幅值增大呈增大趋势.

近海台风波浪的气动干扰可能对桥面标高较低的近海桥梁主梁的气动特性产生显著影响。为研究孤立波边界对流线型箱梁的气动力系数的影响，针对流线型箱梁进行一系列参数化的风洞试验，并运用CFD方法模拟波浪边界影响下的二维风场，与试验结果进行验证。系统分析波峰位置、桥下净空、攻角和波高等条件对主梁气动力系数的影响。通过CFD流场分析对气动力系数变化的可能机理进行讨论。研究结果表明:相较于无波浪条件，随着波峰从上风向靠近主梁，主梁的气动力系数呈先降低后升高的趋势，在下风向梁体附近气动力系数达到极值，此后随着波峰远离，气动力系数逐渐减小。这是由于波浪与梁截面之间局部流场方向和压强发生变化。在桥下净空小于2倍的桥宽范围内，气动力系数变化幅度随桥下净空的减小而增大，随波高的增大而增大。