常用护栏类型对风沙粒子运动的影响研究

为研究风沙区公路护栏类型对积沙分布的影响,参照《公路交通安全设施设计细则》(JTG/T D81-2017)进行护栏建模,将沙粒看作流体中的流动粒子进行追踪,通过COMSOL Multiphysics6.0软件进行模拟计算,以流体动力学理论为基础,以实测风速数据为计算参数,选择合适的曳力模型,研究三种常见护栏类型附近的流场分布状态和沙粒运动轨迹与沉积特性。结果表明:2021年5月15日至2022年5月15日之间,主导风向为SSW和SW,平均风速7.8m/s,5~10m/s风速占比79.23%;路基迎风侧坡脚处风速流场具有类似分布,迎风侧路肩形成风速加速区,背风侧均出现涡流区,风速低于2m/s;气流经路基边坡与混凝土护栏出现上扬,对沙粒具有抬升作用,抬升高度最高为15m;缆索护栏附近沙粒做类抛物线运动,在路基背风侧由于气流回流出现反方向运动;沙粒在波形梁钢护栏的气流影响下贴地滑动,在路面后半段沉积,且仅有波形梁钢护栏路面出现沙粒沉积,混凝土护栏与缆索护栏在路基背风侧坡脚出现沙粒沉积;依据缆索护栏附近沙粒抛物线运动高度推断,若风速减弱,沙粒仍会在路面沉积。