【摘要】：山區(qū)地形風(fēng)場特性復(fù)雜,橋梁抗風(fēng)已成為工程師備受關(guān)注的課題。關(guān)于內(nèi)陸山區(qū)風(fēng)效應(yīng)研究資料甚少,現(xiàn)有的抗風(fēng)規(guī)范也未對風(fēng)場特性參數(shù)做出明確規(guī)定,有必要針對此類特殊地形風(fēng)環(huán)境進行專門研究,為后期的風(fēng)荷載和結(jié)構(gòu)響應(yīng)奠定基礎(chǔ)。特選取黃河喇叭口地形橋址區(qū)這一特殊位置,論述形成強風(fēng)特性的原因,采用均勻流和B類風(fēng)場兩種來流開展地形風(fēng)洞試驗,分析對比此類地形條件下的平均風(fēng)和脈動風(fēng)特性參數(shù)的變化規(guī)律;運用ANSYS-FLUENT模塊,選取Realizable k-ε湍流模型進行數(shù)值模擬,得到風(fēng)環(huán)境繞流、風(fēng)速場和湍流場分布情況;對比分析兩種方法的研究結(jié)果,檢驗風(fēng)洞試驗和數(shù)值模擬的差異性,綜合評判喇叭口地形橋址區(qū)強風(fēng)特性風(fēng)場分布規(guī)律;在收集橋址區(qū)附近氣象站資料和相關(guān)學(xué)者的研究成果,總結(jié)并提出了4種計算基本風(fēng)速的方法。研究結(jié)果表明:喇叭口地形橋址區(qū)因風(fēng)向角和測點位置不同,其平均風(fēng)與脈動風(fēng)特性發(fā)生了顯著變化,計算結(jié)果值與現(xiàn)有規(guī)范差異較大;僅當風(fēng)順著河谷吹來時,風(fēng)剖面符合傳統(tǒng)模型,風(fēng)速玫瑰圖顯示河谷中風(fēng)速并未形成“加速效應(yīng)”;湍流強度大多數(shù)符合隨著高度增加而減小的規(guī)律;脈動風(fēng)速功率譜在水平方向上,實測值與理論值相比在低頻段偏低而高頻段偏高,在豎直方向,譜頻率隨著高度增加有所減弱;風(fēng)洞試驗均勻流場風(fēng)速值大于B類風(fēng)場,但湍流強度值略小,相比之下B類風(fēng)場的結(jié)果與規(guī)范值更為接近;最不利均勻流場下數(shù)值模擬計算的風(fēng)速值和湍流強度值小于風(fēng)洞試驗值;經(jīng)過最小二乘法擬合風(fēng)速剖面指數(shù),可歸納該橋址區(qū)地表類型為B類;偏安全考慮,本文提出的修正“抗風(fēng)規(guī)范法”計算的基本風(fēng)速值更為合理。
【圖文】：

1.緒論1 緒論1.1 本課題提出的背景風(fēng)災(zāi)是生活中一種頻繁發(fā)生的自然災(zāi)害，且風(fēng)發(fā)生具有頻率高、次生災(zāi)害大的特點。歷史記錄資料統(tǒng)計結(jié)果表明，風(fēng)災(zāi)占自然災(zāi)害的發(fā)生比率已超過一半，帶來的直接經(jīng)濟損失占據(jù)自然災(zāi)害總損失的 40.5%[1]。從 1940 年美國華盛頓州剛建成的塔科馬峽谷懸索橋（Tacoma Narrows Bridge）在平均風(fēng)速 17～20m/s 作用下發(fā)生坍塌（見圖 1.1），到 2015年中國一艘載有 400 余人的客輪在長江湖北石首段因龍卷風(fēng)引起的局地 12 級大風(fēng)而傾覆等（見圖 1.2）這一系列重大事故都證實了風(fēng)災(zāi)害的破壞能力超出了人們的想象。在風(fēng)工程研究的歷史上，由于很長一段時間，，人們沒有對風(fēng)作用進行明確的認識，至今風(fēng)災(zāi)害仍舊是備受關(guān)注的熱點問題。

1.緒論1 緒論1.1 本課題提出的背景風(fēng)災(zāi)是生活中一種頻繁發(fā)生的自然災(zāi)害，且風(fēng)發(fā)生具有頻率高、次生災(zāi)害大的特點。歷史記錄資料統(tǒng)計結(jié)果表明，風(fēng)災(zāi)占自然災(zāi)害的發(fā)生比率已超過一半，帶來的直接經(jīng)濟損失占據(jù)自然災(zāi)害總損失的 40.5%[1]。從 1940 年美國華盛頓州剛建成的塔科馬峽谷懸索橋（Tacoma Narrows Bridge）在平均風(fēng)速 17～20m/s 作用下發(fā)生坍塌（見圖 1.1），到 2015年中國一艘載有 400 余人的客輪在長江湖北石首段因龍卷風(fēng)引起的局地 12 級大風(fēng)而傾覆等（見圖 1.2）這一系列重大事故都證實了風(fēng)災(zāi)害的破壞能力超出了人們的想象。在風(fēng)工程研究的歷史上，由于很長一段時間，人們沒有對風(fēng)作用進行明確的認識，至今風(fēng)災(zāi)害仍舊是備受關(guān)注的熱點問題。
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：U446.1

【參考文獻】

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1 王衛(wèi)華;廖海黎;李明水;黃漢杰;;基于Fluent平衡大氣邊界層流場模擬及應(yīng)用[J];應(yīng)用力學(xué)學(xué)報;2017年01期

2 白樺;何晗欣;劉健新;趙國輝;高亮;;格柵紊流風(fēng)特性參數(shù)模擬規(guī)律研究[J];振動與沖擊;2016年22期

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本文編號：2545562