禹門(mén)口黃河斜拉橋風(fēng)環(huán)境數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代橋梁技術(shù)水平的不斷提高，跨越大江大河甚至海峽的大橋不斷涌現(xiàn)，這些大跨度橋梁必須要克服大自然風(fēng)的作用，研究風(fēng)對(duì)橋梁的作用產(chǎn)生了橋梁風(fēng)工程學(xué)。其中，橋梁風(fēng)環(huán)境研究是這門(mén)學(xué)科的重要組成部分。本文主要針對(duì)山西禹門(mén)口黃河斜拉橋，對(duì)其周?chē)匦物L(fēng)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬研究，計(jì)算結(jié)果可為其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工提供風(fēng)荷載設(shè)計(jì)依據(jù)，同時(shí)也為在此類(lèi)地形中的橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)提供參考資料。 目前橋梁風(fēng)環(huán)境的研究方法包括：現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)(包括氣象臺(tái)站)、風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值模擬

2、(數(shù)值風(fēng)洞)計(jì)算等。前兩種方法為物理手段，測(cè)試周期長(zhǎng)，耗費(fèi)大量人力和物力?！皵?shù)值風(fēng)洞”方法具有投資小、速度快、重復(fù)性好、不受模型尺度的影響、可進(jìn)行全尺度模擬和條件易于控制等優(yōu)點(diǎn)，比物理手段更自由、靈活，并能補(bǔ)充物理風(fēng)洞試驗(yàn)的不足?！皵?shù)值風(fēng)洞”是建立在計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)之上，用流體計(jì)算軟件進(jìn)行分析的。 本文主要采用數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)特性觀測(cè)結(jié)合對(duì)比的方法，來(lái)研究禹門(mén)口斜拉橋橋位風(fēng)環(huán)境。用大型商用流體計(jì)算分析軟件FLUENT6.2

3、自帶網(wǎng)格生成軟件GAMBIT2.1建立橋位處地形地貌和斜拉橋的三維幾何模型，調(diào)試網(wǎng)格并確定計(jì)算流域，選用合適邊界條件和求解參數(shù)并編寫(xiě)UDF程序，選用改進(jìn)的Realizableκ-ε湍流模型。另外為了探索更加合理的湍流模型，用SSTκ-ω模型計(jì)算分析其中兩個(gè)工況。給出風(fēng)速流線圖、風(fēng)速矢量圖、橋面高度處的風(fēng)速和湍流分布圖、主梁表面風(fēng)速矢量和壓力等值線圖，最后將數(shù)值模擬的橋位處風(fēng)場(chǎng)特性和風(fēng)觀測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。研究結(jié)論合理解釋了山區(qū)平原結(jié)