风沙环境下桥梁风沙荷载及风蚀的研究

发布时间：2021-03-18 10:53

　　本论文研究内容是国家自然基金面上项目（51778051）—“风沙环境下混凝土构筑物风沙荷载及风蚀机理的研究”的一部分。我国西北地区处于“一带一路”国内段的前沿,西北地区经济走廊建设稳步推进,交通系统也在不断地进行优化。西北地区,风沙灾害频发,每年因风沙天气造成的直接和间接经济损失严重。桥梁作为交通系统的重要组成部分,合理地计算风沙环境中桥梁所受的风沙荷载是桥梁设计的关键。桥梁面对风沙的长期侵害,安全性和耐久性也受到严峻的考验,错综复杂的风沙流会使桥梁发生不同程度的风蚀现象。因此,深入研究西北风沙环境中桥梁的风沙荷载和风蚀情况显得十分迫切和重要。本文主要研究内容如下:（1）建立平坦沙床模型验证采用欧拉双流体模型模拟风沙流时参数设定的准确性。将数值模拟结果与已有文献研究进行对比,验证数值模拟方法的合理性。（2）对纯风环境下桥梁区域风场、风沙环境下桥梁区域风沙流场进行数值模拟与分析。建立三维桥梁模型,分析桥梁区域风沙流场的变化;对比分析纯风环境和风沙环境下桥梁表面压力的变化;将数值模拟风荷载、风沙荷载与《公路桥梁抗风设计规范》中的计算风荷载进行对比。结果表明:风沙荷载远远大于风荷载,因此在风... 

【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：114 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

某铁路桥桥墩混凝土风蚀及裂缝

对于有固壁面的湍流流动，根据壁面法线方向将其分为近壁区和湍流区。近??壁区受壁面的影响，又可划分为粘性子层（ｖｉｓｃｏｕｓ?ｓｕｂｌａｙｅｒ）和对数层（ｌｏｇａｒｉｔｈｍｉｃ??ｌａｙｅｒ），如下图２．１所不：??ｙ＇??，?ｉｔＡ?Ｊ??／?湍流区??图２．１近壁面示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｎｅａｒ?ｗａｌｌ??在粘性子层内，流动方式几乎是层流，可以忽略湍流应力。但在对数层内，??流动己经发展为湍流，湍流应力占据主导地位，速度大小的分布呈现出对数分布??规律。在近壁区内，湍流发展不充分。因此对该区域必须进行近壁区处理。??１３??

本节数值模拟了?ｌ〇ｍ／Ｓ风速条件下，沙床上方沙粒体积分数随高度变化的分??布规律。计算域尺寸设为５ｍｘｌｍ，在地表铺设厚度为ｈ＝５ｃｍ的单一的球型沙粒，??沙粒密度取２６５０ｋｇ／ｍ３。入口风速梯度服从指数分布。沙床模型如图３．１所示：??．?５ｍ?，??ｌｍ??入口?沙床??１７??图３．１沙床模型??Ｆｉｇｕｒｅ?３．１?ｓａｎｄ?ｂｅｄ?ｍｏｄｅｌ??边界条件如下：??（１）空气相速度入口：入口风速采用指数分布律。指数风剖面的形式为：??—?＿?ｒ?ｚ＼０１２??１７??

【参考文献】：
期刊论文
[1]风沙环境下混凝土路面受冲蚀形貌、损伤机理及工况预测[J]. 郝贠洪,刘艳晨,郭健,何晓雁,冯玉江,江南.  中国公路学报. 2017(09)
[2]铁路沿线挂板式沙障开孔特征与风沙流场的影响研究[J]. 辛国伟,程建军,杨印海.  铁道学报. 2016(10)
[3]风沙流对铁路涵洞响应规律的三维仿真分析[J]. 石龙,蒋富强,李凯崇,薛春晓,孔令伟.  铁道工程学报. 2016(09)
[4]基于高速摄影技术的风沙流输沙通量剖面的风洞实验测量[J]. 蒋缠文,董治宝,王晓艳.  中国沙漠. 2016(05)
[5]铁路沿线地表条件与风沙流场的互馈规律研究[J]. 辛国伟,程建军,王连,智凌岩,辛林桂.  铁道标准设计. 2016(09)
[6]气固两相流条件下混凝土受冲蚀磨损性能及碳化深度研究[J]. 郝贠洪,刘永利,樊金承,江南,韩燕.  混凝土. 2016(06)
[7]基于FLUENT的挡沙墙挡沙机理数值模拟研究[J]. 曹太平,李晓军.  兰州工业学院学报. 2016(01)
[8]风沙环境下混凝土桥梁墩身固体颗粒冲蚀磨损及防护材料试验研究[J]. 王彦平,龚卓,王起才.  硅酸盐通报. 2015(07)
[9]风沙环境下混凝土、砂浆和水泥石的固体颗粒冲蚀磨损试验研究[J]. 王彦平,居春常,王起才.  中国铁道科学. 2013(05)
[10]基于DIP技术的高强混凝土初始微裂纹定量分析[J]. 李曙光,陈改新,纪国晋,鲁一晖.  混凝土. 2013(05)

硕士论文
[1]风沙两相流对铁路路堤及防风挡沙墙响应规律的数值模拟研究[D]. 李晓军.兰州交通大学 2016
[2]低矮建筑风沙荷载与大跨结构风振系数的研究[D]. 王尚雨.湖南大学 2015
[3]风沙环境下混凝土受冲蚀损伤机理及评价研究[D]. 冯玉江.内蒙古工业大学 2015



本文编号：3088201