本文關(guān)鍵詞： 風(fēng)壓測(cè)量系統(tǒng) 風(fēng)場(chǎng)繞流 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué) 風(fēng)特性 風(fēng)壓　出處：《重慶交通大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)大跨徑鋼箱梁斜拉橋風(fēng)參數(shù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的研究較少,特別是臺(tái)風(fēng)天氣下橋址處風(fēng)特性的研究也較少。為此本文依托“十二五”交通運(yùn)輸重大科技專項(xiàng)——特大型橋梁風(fēng)、雨作用監(jiān)測(cè)與模擬技術(shù)研究之風(fēng)、雨耦合作用觀測(cè)及提取技術(shù)研究這一課題,在廈漳大橋上安裝風(fēng)壓測(cè)量系統(tǒng),利用大橋健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng),提取分析風(fēng)壓及風(fēng)參數(shù)數(shù)據(jù),分析研究橋址處風(fēng)場(chǎng)規(guī)律,并基于CFD進(jìn)行建模分析橋梁周圍風(fēng)場(chǎng)繞流情況,為以后大跨徑鋼箱梁斜拉橋風(fēng)參數(shù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)提供有用的參考。本文通過(guò)此次實(shí)測(cè)及計(jì)算分析,主要得到了以下成果:①本項(xiàng)目成功的開(kāi)發(fā)出了一整套鋼箱梁外表面風(fēng)壓測(cè)量系統(tǒng),包括測(cè)量系統(tǒng)原理的描述、測(cè)量系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)、測(cè)量系統(tǒng)的詳細(xì)安裝步驟、測(cè)量系統(tǒng)的調(diào)試方法。設(shè)計(jì)出的傳感器進(jìn)風(fēng)口遮擋裝置,解決了進(jìn)風(fēng)口容易受雨水侵襲及堵塞進(jìn)風(fēng)口這一難題;利用“過(guò)度坡面法”解決了風(fēng)壓管不能鑲嵌在橋梁梁體這個(gè)矛盾;同時(shí),本文通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)給出了風(fēng)壓管參考直徑及長(zhǎng)度,驗(yàn)證了永磁鐵對(duì)低頻電信號(hào)無(wú)明顯影響,也給出了確定初值的兩種不同的方法。②通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn),風(fēng)經(jīng)過(guò)橋梁梁體時(shí)會(huì)產(chǎn)生繞流效應(yīng),為找出這一繞流效應(yīng)的規(guī)律,本文基于CFD的方法進(jìn)行數(shù)值模擬分析。通過(guò)對(duì)模型結(jié)果的數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),遠(yuǎn)端來(lái)流風(fēng)速與風(fēng)速儀處的風(fēng)速之間存在一個(gè)線性的關(guān)系,遠(yuǎn)端來(lái)流風(fēng)攻角與風(fēng)速儀處的風(fēng)攻角也近似存在一個(gè)線性關(guān)系。三維風(fēng)速儀的布置高度與所測(cè)得到的風(fēng)攻角存在一個(gè)指數(shù)關(guān)系。當(dāng)風(fēng)速儀高度固定時(shí),遠(yuǎn)端來(lái)流風(fēng)攻角與風(fēng)速儀所測(cè)風(fēng)攻角之間存在線性關(guān)系,由于兩者之間差值較大,故需要進(jìn)行攻角修正;遠(yuǎn)端來(lái)流風(fēng)速與風(fēng)速儀所測(cè)風(fēng)速之間存在一個(gè)與遠(yuǎn)端來(lái)流攻角相關(guān)的一個(gè)函數(shù)關(guān)系。同時(shí)發(fā)現(xiàn),當(dāng)風(fēng)速大于25m/s時(shí),風(fēng)場(chǎng)中迎風(fēng)側(cè)風(fēng)速儀位置處風(fēng)攻角值趨于穩(wěn)定。③通過(guò)對(duì)臺(tái)風(fēng)“麥德姆(Matmo)”風(fēng)特性的分析發(fā)現(xiàn),迎風(fēng)側(cè)風(fēng)速、風(fēng)攻角、風(fēng)向角都相對(duì)穩(wěn)定,背風(fēng)側(cè)則相對(duì)比較紊亂、波動(dòng)性大。迎風(fēng)側(cè)一般都為正攻角,背風(fēng)側(cè)一般都為負(fù)攻角,印證了第二章所闡述的風(fēng)場(chǎng)繞流效應(yīng)。臺(tái)風(fēng)“麥德姆(Matmo)”的紊流強(qiáng)度實(shí)測(cè)平均值為Iu=0.146、Iv=0.140、Iw=0.090(Iu:Iv:Iw 1:0.96:0.62)與規(guī)范值相比偏大。兩側(cè)風(fēng)速儀所測(cè)得的紊流強(qiáng)度和陣風(fēng)系數(shù)相差較大,也說(shuō)明了風(fēng)經(jīng)過(guò)橋梁梁體時(shí)風(fēng)場(chǎng)特性發(fā)生了明顯的變化,即風(fēng)場(chǎng)繞流效應(yīng)。④本次實(shí)測(cè)獲得了真實(shí)可靠的鋼箱梁周圍風(fēng)壓分布規(guī)律,通過(guò)分析不同風(fēng)速、風(fēng)攻角、風(fēng)偏角情況下鋼箱梁周圍風(fēng)壓分布情況可以發(fā)現(xiàn),在鋼箱梁斷面拐角處風(fēng)壓最為敏感,梁底檢修車軌道會(huì)造成風(fēng)壓的突變,梁底風(fēng)壓呈現(xiàn)線性變化趨勢(shì),背風(fēng)側(cè)風(fēng)壓相對(duì)不敏感。
[Abstract]:The researches on long-span steel cable-stayed bridge wind field parameters is less, especially the typhoon weather research at the bridge site wind characteristics are rare. This paper based on the "major science and technology projects -- 12th Five-Year" transportation bridge wind, rain monitoring and simulation technology research, research on this subject by observation and extraction technology of rain coupling, install wind pressure measurement system in Xiazhang bridge, the bridge health monitoring system, extraction and analysis of wind pressure and wind data at the bridge site analysis of wind field rules, and based on CFD modeling and analysis of wind flow around the bridge, provide a useful reference for the future large span the steel box girder cable-stayed bridge wind field parameters. In this paper, through the analysis of the measurement and calculation, we get the following results: 1. The success of this project has developed a set of steel surface pressure The measurement system, including the principle of measurement system is described, the detailed design of the measurement system, detailed installation steps of the measurement system, the debugging method of measurement system. The sensor designed air inlet shielding device solves the air inlet easily from the rain and the problem of plugging into the air; solve the pressure pipe can not be embedded in the bridge body the contradiction between the "excessive slope law"; at the same time, through indoor experiment provides the reference wind pressure tube diameter and length, verify the permanent magnet has no obvious effect on the low frequency signal, presents two different methods of determining the initial value. Through the analysis of field data found that wind through the bridge body when will produce flow effect, in order to find out the effect of the flow rule, the CFD method based on the numerical simulation. The results of the model data analysis found that the distal flow velocity and There is a linear relationship between the anemometer, wind attack angle distal wind attack angle and anemometer at approximately a linear relationship. There is an exponential relationship between 3D anemometer wind attack angle arrangement height and can be measured. When the anemometer height is fixed, distal to the wind the angle of attack and the speed of the linear relationship between the instrument wind angle of attack, because of the difference between the larger, so the need for the existence of a fixed angle; and the distal flow angle of attack of a function relationship between the distal flow velocity measured by wind speed and wind speed. At the same time, when the wind speed is greater than 25m/s, the value of the wind tends to be stable. In the field of wind speed instrument position crosswind wind attack angle. According to the typhoon "Medem (Matmo)" analysis of wind characteristics, windward wind speed, wind attack angle, wind direction angle is relatively stable, the leeward side is relatively disordered, the high volatility of the attack. The wind side generally positive angle of attack, the leeward side is generally negative angle of attack, confirms the second chapter of the wind flow. The effect of the typhoon "Medem (Matmo) the turbulence intensity measured average value of Iu=0.146, Iv=0.140, Iw=0.090 (Iu:Iv:Iw 1:0.96:0.62) and the standard values are larger than the wind speed measured by both sides. The turbulence intensity and the gust coefficient difference, also shows that the wind characteristics of bridge beams through the wind changes, namely wind flow. The effect of the measured wind pressure distribution around the steel box girder is reliable, through the analysis of the different wind speed, wind attack angle, the wind angle around the case of steel box girder the distribution of wind pressure can be found in the box corner pressure is most sensitive, repair car track beam bottom pressure will cause the mutation showed a linear trend of beam bottom pressure, the leeward side pressure is relatively insensitive.

【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U441;U446

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本文編號(hào)：1463517