公路桥梁侧风风致行车安全研究

发布时间：2020-07-17 05:19

【摘要】：由于桥梁常处于山谷中或是海面上,因而桥面上的风场较为复杂,台风、龙卷风、雷暴等灾害性天气时有发生,而这些天气都会伴有强风,由于桥梁相对位置较高,桥面上受到的侧风比地面或是海平面要大很多。因此桥梁侧风很可能影响车辆行驶安全,引起事故。故对于桥面行车风环境的研究具有十分重要的意义。本文首先分析已有文献对桥梁侧风的研究成果,在此基础上开展桥梁侧风安全研究,通过对比各种现有车型,选取了几类较为典型的车型作为研究对象,对车型的气动力参数进行了相关分析,同时研究不同桥梁坡道、弯道参数、附着率等相关参数,选取合适的模拟数值,然后根据选取的相关参数分析了车辆在桥面发生侧滑与侧倾两种情况下的受力,给出了两种状态的界定条件。之后分析风障结构对桥面风环境与气动力的影响,运用流体力学软件对桥面风环境进行了数值模拟。研究了风障透风率、风障条数量和风障条外形对桥面风速影响系数和桥梁气动力的影响,研究发现随着风障高度的增大,桥梁结构的阻力系数呈递增趋势,升力系数呈负的增大趋势。通过对主梁断面桥面绕流进行了数值模拟,并对桥面风场进行统计分析,从而得到桥梁桥面上的行车风环境状况,确定山区公路桥梁安全行车的桥面风速范围,之后利用风障与桥梁风环境的数值模拟结果,进行了桥梁风环境的风洞试验。通过试验获得各种工况下的车辆气动力参数,进而对不同风障设置下的安全行车风速进行了对比分析。文章研究结果对于桥梁行车安全管理具有一定的参考意义,同时对于风障的相关研究结论可以为桥梁风障的设置与选取提供参考,保障公路桥梁行车安全,提高道路交通的安全运营水平。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U492.84;U447
【图文】：

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图 2.1 车辆侧风受力分析车辆中心为坐标原点，建立三维坐标轴如图 2.1，行驶中的车辆从受力，车辆的受到的侧向风力为 F，将 F 在空间坐标系中分解可以得到三个LF 、sF ，分别沿 X 负轴、Y 轴正向、Z 轴正向，同时考虑空气力矩，矩分解得到三个分力，从而得到车辆的气动力六分量，详见表 2.1.表 2.1 汽车六分量气动力系数DC 阻力系数2D / (1 / 2 U A)SC 侧力系数2S / (1 / 2 U A)LC 升力系数2L / (1 / 2 U A)

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图 2.2 弯道中侧风作用下的车辆受力图由图中可以看出，车辆遇到的侧风为windU ，车辆的侧向气动力 FS与侧向气系数SC 、车辆的行车速度carU 和当时侧风风速windU 相关。假设自然风为U ，如图所示，自然风速与行车速度夹角为，将车速与风速合成后得到绝对风风向角如下22windcarU U U...................................... (2.tan(/)1windcarUU ...................................(2.相关文献研究显示，侧风影响的车辆侧向气动力系数与汽车的车身外形相关与风向角的角度正比关系，因此可以设其比例参数为csk ，可以得到气动力系风向角的关系如下： Ck........................................... (2.

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吉林大学硕士学位论文2 21( )2R RM wind carM AC U U L......................... (2.12)2 2/ 21( )( o2) c sL L wind carM AC U UB .................. (2.13)( / 2 ta n / 2)GM mg B H........................... (2.14)

【参考文献】