鋼箱梁斜拉橋風參數(shù)實測與研究.pdf

1、國內(nèi)外學者對大跨徑鋼箱梁斜拉橋風參數(shù)現(xiàn)場實測的研究較少，特別是臺風天氣下橋址處風特性的研究也較少。為此本文依托“十二五”交通運輸重大科技專項——特大型橋梁風、雨作用監(jiān)測與模擬技術(shù)研究之風、雨耦合作用觀測及提取技術(shù)研究這一課題，在廈漳大橋上安裝風壓測量系統(tǒng)，利用大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)，提取分析風壓及風參數(shù)數(shù)據(jù)，分析研究橋址處風場規(guī)律，并基于CFD進行建模分析橋梁周圍風場繞流情況，為以后大跨徑鋼箱梁斜拉橋風參數(shù)現(xiàn)場實測提供有用的參考。本文通過此次

2、實測及計算分析，主要得到了以下成果:
　?、俦卷椖砍晒Φ拈_發(fā)出了一整套鋼箱梁外表面風壓測量系統(tǒng)，包括測量系統(tǒng)原理的描述、測量系統(tǒng)的詳細設(shè)計、測量系統(tǒng)的詳細安裝步驟、測量系統(tǒng)的調(diào)試方法。設(shè)計出的傳感器進風口遮擋裝置，解決了進風口容易受雨水侵襲及堵塞進風口這一難題;利用“過度坡面法”解決了風壓管不能鑲嵌在橋梁梁體這個矛盾;同時，本文通過室內(nèi)實驗給出了風壓管參考直徑及長度，驗證了永磁鐵對低頻電信號無明顯影響，也給出了確定初值的兩種不同的

3、方法。
　?、谕ㄟ^對現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，風經(jīng)過橋梁梁體時會產(chǎn)生繞流效應，為找出這一繞流效應的規(guī)律，本文基于CFD的方法進行數(shù)值模擬分析。通過對模型結(jié)果的數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，遠端來流風速與風速儀處的風速之間存在一個線性的關(guān)系，遠端來流風攻角與風速儀處的風攻角也近似存在一個線性關(guān)系。三維風速儀的布置高度與所測得到的風攻角存在一個指數(shù)關(guān)系。當風速儀高度固定時，遠端來流風攻角與風速儀所測風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

4、行攻角修正;遠端來流風速與風速儀所測風速之間存在一個與遠端來流攻角相關(guān)的一個函數(shù)關(guān)系。同時發(fā)現(xiàn)，當風速大于25m/s時，風場中迎風側(cè)風速儀位置處風攻角值趨于穩(wěn)定。
　?、弁ㄟ^對臺風“麥德姆(Matmo)”風特性的分析發(fā)現(xiàn)，迎風側(cè)風速、風攻角、風向角都相對穩(wěn)定，背風側(cè)則相對比較紊亂、波動性大。迎風側(cè)一般都為正攻角，背風側(cè)一般都為負攻角，印證了第二章所闡述的風場繞流效應。臺風“麥德姆(Matmo)”的紊流強度實測平均值為Iu=0.14

5、6、Iv=0.140、Iw=0.090（Iu∶Iv∶Iw1∶0.96∶0.62）與規(guī)范值相比偏大。兩側(cè)風速儀所測得的紊流強度和陣風系數(shù)相差較大，也說明了風經(jīng)過橋梁梁體時風場特性發(fā)生了明顯的變化，即風場繞流效應。
　?、鼙敬螌崪y獲得了真實可靠的鋼箱梁周圍風壓分布規(guī)律，通過分析不同風速、風攻角、風偏角情況下鋼箱梁周圍風壓分布情況可以發(fā)現(xiàn)，在鋼箱梁斷面拐角處風壓最為敏感，梁底檢修車軌道會造成風壓的突變，梁底風壓呈現(xiàn)線性變化趨勢，背風側(cè)風