本文關(guān)鍵詞：西部山區(qū)某懸索橋橋址處風(fēng)環(huán)境實測及CFD數(shù)值模擬　出處：《重慶大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 平均風(fēng)特性 湍流強(qiáng)度 陣風(fēng)因子 紊流功率譜 CFD數(shù)值模擬

【摘要】：進(jìn)入21世紀(jì)后,我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)日益加快,交通網(wǎng)絡(luò)越來越復(fù)雜。尤其是西部開發(fā)戰(zhàn)略的實施,使得我國西部建設(shè)煥發(fā)新的生機(jī),大型橋梁建設(shè),跨度越來越大,型式越來越多樣化。然而由于西部山區(qū)本身地形的復(fù)雜性,導(dǎo)致地區(qū)風(fēng)場特性差異較為明顯,而對于大跨度橋梁而言,橋梁抗風(fēng)始終是整個橋梁設(shè)計的重中之重,對于合理確定橋梁設(shè)計的基本風(fēng)速,橋梁風(fēng)剖面,以及橋梁脈動風(fēng)特性是橋梁設(shè)計者考慮橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動的基礎(chǔ),也是橋梁抗風(fēng)設(shè)計的首要問題。本次風(fēng)場研究工作是以寸灘長江大橋(主跨880米的懸索橋)的建設(shè)為依托,通過對現(xiàn)場實測風(fēng)速數(shù)據(jù)的分析以及利用大型流體計算軟件Fluent進(jìn)行橋址區(qū)風(fēng)場數(shù)值模擬來求得風(fēng)場特性參數(shù)。從現(xiàn)場風(fēng)速實測分析,主要是通過對現(xiàn)場橋塔施工塔架外伸角鋼每隔10米安裝風(fēng)速儀,并將風(fēng)速采集儀安置在塔架中間,連續(xù)采集風(fēng)速數(shù)據(jù),對風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的統(tǒng)計分析,以得到橋址區(qū)實測的風(fēng)場特性。主要的風(fēng)場特性包括脈動風(fēng)特性及平均風(fēng)特性。平均風(fēng)特性包括確定100年重現(xiàn)期下的基本風(fēng)速,平均風(fēng)向角、平均風(fēng)攻角隨時間的變化規(guī)律和風(fēng)玫瑰圖;脈動風(fēng)特性則主要研究了脈動風(fēng)速的湍流強(qiáng)度、陣風(fēng)因子,紊流積分尺度以及采用和規(guī)范相一致的風(fēng)速譜擬合得到橋址區(qū)實際風(fēng)速功率譜。從數(shù)值模擬角度分析風(fēng)場特性,首先利用Google地圖精確的導(dǎo)出橋址區(qū)三維地形坐標(biāo)值,再利用逆向軟件imageware對上面得到的三維坐標(biāo)進(jìn)行自由曲面擬合,得到橋址區(qū)的地形圖,將得到的地形圖再次導(dǎo)入到Fluent的前處理軟件Gambit中建立橋址區(qū)風(fēng)場模型,然后利用其網(wǎng)格劃分功能對數(shù)值風(fēng)場實現(xiàn)網(wǎng)格劃分操作,完成后將Mesh文件導(dǎo)出,然后再Fluent中設(shè)置相關(guān)計算參數(shù),利用Fluent自帶的編程UDF實現(xiàn)入口風(fēng)剖面的導(dǎo)入,實現(xiàn)對三維風(fēng)場的計算,最后導(dǎo)出橋面處速度云圖等一系列重要計算結(jié)果。對計算得到的結(jié)果與實測數(shù)據(jù)分析的結(jié)果以及規(guī)范值進(jìn)行對比分析,得到橋址處風(fēng)環(huán)境特性參數(shù)。
[Abstract]:After 21th century, the infrastructure construction of our country is accelerating day by day, the traffic network is more and more complex. Especially, the implementation of the strategy of western development makes the western construction of our country radiate new vitality, the large-scale bridge construction. However, because of the complexity of terrain in the western mountainous area, the difference of wind field characteristics is obvious, but for the long-span bridge. Bridge wind resistance is always the most important part of the whole bridge design. The basic wind speed, the bridge wind profile and the bridge pulsating wind characteristics are the basis for bridge designers to consider the wind-induced vibration of bridge structure. The wind field research work is based on the construction of the Putan Yangtze River Bridge (the main span of the suspension bridge of 880 meters). The wind field characteristic parameters are obtained by analyzing the field wind speed data and using the large-scale fluid calculation software Fluent to simulate the wind field in the bridge site. It is mainly through installing anemometer every 10 meters to the tower frame extension angle steel in the construction of the bridge tower on the spot and placing the wind speed collector in the middle of the tower to collect the wind speed data continuously and to carry on the corresponding statistical analysis to the wind speed data. The main wind field characteristics include pulsating wind characteristics and average wind characteristics. The average wind characteristics include the determination of the basic wind speed and the average wind direction angle during the 100-year recurrence period. The variation of the mean wind attack angle with time and the wind rose chart; The characteristics of pulsating wind are mainly studied on turbulence intensity and gust factor of pulsating wind speed. The actual wind power spectrum of bridge site is obtained by fitting the turbulent integral scale and wind speed spectrum which is consistent with the standard. The wind field characteristics are analyzed from the point of view of numerical simulation. Firstly, the 3D terrain coordinates of the bridge site are accurately derived by Google map, and then the 3D coordinates are fitted by the reverse software imageware. The topographic map of the bridge site area is obtained, and then the topographic map is imported into the pre-processing software Gambit of Fluent to establish the wind field model of the bridge site area. Then the meshing operation of numerical wind field is realized by using its mesh division function, and the Mesh file is exported after completion, and then the relevant calculation parameters are set in Fluent. The introduction of inlet wind profile and the calculation of 3D wind field are realized by using Fluent's own programming UDF. Finally, a series of important calculation results, such as velocity cloud map at the bridge deck, are derived. The calculated results are compared with the analysis results of the measured data and the standard values, and the wind environment characteristic parameters at the bridge site are obtained.
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U446;U448.25

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本文編號：1427574