山区桥梁桥址风环境试验研究

北盘江特大桥位于地形特殊的山区.通过模拟桥址地形的风洞试验,确定桥梁设计基准风速和相关的风特性参数,使得到的风速真正反映桥址处风的实际状况.试验结果表明:北盘江特大桥桥址处无明显风速放大效应;根据荷载等效原则,桥面设计基准高度可采用统一的等效桥面高度来描述;当横桥向来流,且与山谷走向一致时,桥面高处的水平方向和竖向脉动风功率谱密度在脉动风的振动频率的低频区域,可以分别近似采用Kaimal谱和Panofsky谱.

山区峡谷桥梁抗风设计基准风速取值与风荷载计算

国内山区峡谷区域的桥梁一般具有高墩大跨的特点,作用在主梁及墩上的风荷载会很大,确定桥梁的设计基准风速与风荷载就变得十分重要。结合某连续刚构箱梁桥算例,对比《公路桥涵设计通用规范》和《公路桥梁抗风设计规范》中对主梁横桥向风荷载计算的规定,指出两部规范的差异,为山区峡谷桥梁抗风设计提供理论依据;通过联系现有研究和规范分析了设计基准风速的确定,并结合某桥算例分析了各自算法的合理性,从而确定采用现有研究的方法计算山区桥梁设计基准风速,并按《公路桥梁抗风设计规范》规定计算山区桥梁的静阵风荷载更为合理。

复杂山地环境下四塔组合特大型冷却塔风致干扰效应研究

为系统研究复杂山地和周边建筑对超规范190 m高度限值特大型冷却塔四塔组合的风致干扰效应,以国内在建210 m高特大型冷却塔四塔组合为对象,基于计算流体动力学(CFD)方法对不同来流风向角下考虑复杂山地(高度接近冷却塔喉部标高且距离塔体很近)四塔组合冷却塔的周围流场进行了数值模拟,并将单个冷却塔的风压分布与规范及实测曲线进行对比验证了数值模拟的有效性。在此基础上,对比分析了考虑复杂山地和周边建筑干扰时冷却塔表面最大负压、基于最大负压的干扰因子和平均风压分布特性,同时通过对最不利工况下冷却塔周边速度和涡量变化进行分析提炼出山地和塔群之间的风致干扰机理。研究表明复杂山地对冷却塔群来流湍流和风压分布模式的影响显著,同时受到冷却塔和建筑物之间"夹道效应"的影响,此时最不利工况下冷却塔基于最大负压的干扰因子最大可达1.43,远大于没有复杂地形下工程常见多塔干扰因子。主要研究结论可为此类考虑复杂山地环境的特大型冷却塔的群塔干扰因子取值提供参考。

风荷载在地质灾害中的作用

采用效果测度分析方法,分析风荷载在长白山天池地区地质灾害中的作用及其影响因素的排序。计算表明,天池地区地质灾害形成的11个影响因素中,风荷载列首位,说明风荷载因素对地质灾害的影响是不可忽视的;天池地区山高坡陡,有利于风荷载发挥破坏作用。环天池分布的崩塌崖地势高,相对高差大,风荷载在岩体迎风面上产生压力,岩体背风面上则产生吸力。天池地区变化不定的风向,使岩体常年处于气流压力与吸力交替变换作用下,更易使岩体发生破坏。

山区单悬臂廊桥结构抖振响应及等效风荷载

为研究山区风环境下悬挑式人行桥梁抖振响应及风荷载,以某单悬臂观景廊桥为背景,通过风洞试验对结构的静力三分力系数以及不同风参数下的抖振响应进行了测量,并将结构横桥向最大等效风荷载规范计算值与试验值进行比较.结果表明:山体地形对结构三分力系数及抖振响应影响较大,二者最大值均未出现在常规风向角;结构抖振响应随风速的增大而增大,受小幅风攻角的影响较小;横向抖振响应受一定程度紊流度变化的影响不敏感,但竖向及扭转响应整体随紊流度的增加呈明显增大趋势,在紊流度增大约40%的情况下二者均增大15%左右;竖向抖振响应随紊流积分尺度的增大(增幅约20%)而增大,增幅在9%左右,但积分尺度对横向抖振响应几乎无影响,对扭转响应的影响随风攻角的不同有较大差异,随着积分尺度的增大,3°攻角下扭转响应增幅约为8%,0°攻角其受积分尺度的变化影响较小;相比横桥向最大等效风荷载试验值,利用桥梁规范计算的结果偏于保守,静阵风系数的取值有待修正.

考虑山地风荷载的重庆电视塔受力分析

重庆电视塔高183.1m,建成于1970年。该结构坐落于山脊顶部,因此山地风场效应是结构分析中必须要考虑的因素。根据规范山地风计算方法,建立了有限元模型计算电视塔结构安全性,结果显示山地风荷载效应影响较大,使部分构件应力比大于1,结构必须进行加固;作为整体结构计算的补充,又进行了节点有限元模型计算,结果显示只有节点板局部较小区域应力超过材料屈服强度,在考虑屈服后应力重分布情况下可认为节点安全可靠。

某山地地形建筑风荷载的大涡模拟(LES)

湍流模型的选取对通过数值模拟手段研究大气边界层内山地建筑的风荷载影响至关重要。大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)是一种近似模拟湍流流场特性的数值方法,比起传统广泛应用的雷诺平均法(Reynolds Averaged Navier—Stokes,RANS)对湍流和非稳定流场特性具有更好的模拟效果,但其对计算机性能要求更高,耗时更长。该文提供某山地地形风场的大涡模拟数值分析过程,并与某早期已完成的风洞试验数据进行对比,大涡模拟的湍流度数据接近于试验值。

关于山区建筑物的风速研究

利用ANSYS分析软件对山区建筑物的风速进行了分析研究,并用ANSYS计算的风速结果与按现行规范中计算的山区建筑物的风速进行了比较,最后对现行规范提出一些相应的建议。

陡峻山区输电铁塔结构风荷载分布特性分析

风害是导致陡峻山区输电杆塔损伤的重要因素,分析陡峻山区输电铁塔结构风荷载分布特性,为研究陡峻山区输电杆塔故障机理提供精准数据支持.以山区酒杯型输电杆塔为研究目标,依据其几何参数与物理参数,使用参数化设计语言APDL编写输电杆塔特征参数模板后,利用有限元软件Ansys构建输电杆塔参数化模型.在输电杆塔有限元模型内,模拟不同风荷载情况并使用数学计算方式计算山区输电杆塔受风压情况,得到铁塔结构风荷载分布特性.实验结果表明:山区输电杆塔最大正应力和负应力为轴对称关系;不考虑输电杆塔自身重量情况下,测试点与地面距离越近,其受风力荷载时的位移数值越小,对称测试点间的轴应力数值越小;输电杆塔测试点位置越靠近地面,其纵向荷载数值越高,受风速和风向角影响越小.

山地建筑结构设计研究

以具体工程为背景,根据现行设计规范中山地建筑结构设计的相关规定,计算结构的地震边坡效应和风荷载爬坡效应,得到相对贴近实际的基底内力。对基础抗倾覆及抗滑移进行验算,保证结构在水平荷载下的稳定性;对山地建筑的一些结构构造措施进行总结,以保证山地建筑结构的安全可靠。

西南高山峡谷区公路特大桥超高桥墩循环风载动力响应研究

西南高山峡谷区地形陡峭、地质复杂、风流异常,高墩特大桥建设常面临循环风流引起的桥墩动力响应问题。为此,本文以筒车河特大桥为依托,采用有限元软件,分析了超高风速作用下超高桥墩的位移场、应力场、潜在破坏区特征。结果表明:在横风作用下,迎风面位移量值由墩顶至墩底逐渐减小,墩顶移量值为21.3 cm,底部承台位移值趋近于0;筒车河特大桥超高桥墩仅在桥墩的迎风侧、承台的连接处、桥墩的连梁处产生了极少数拉张破坏区,且这些破坏区在计算收敛时处于弹性稳定状态;超高桥墩最大主应力出现在桥墩中下部,最小主应力以拉应力形式存在,最大拉应力达到了4.1 MPa。在施工时,要严格控制桥墩与承台连接处、桥墩与连梁交接处的强度和施工工艺。

山区峡谷大跨度桥梁桥址风场试验

坝陵河特大桥位于地形特殊的山区,桥址风环境非常复杂,是我国西部山区桥址的典型代表,为了正反映桥址处风的实际状况,探索通过地形模拟风洞试验来确定桥梁设计基准风速和相关的风特性参数的方法和可靠性,为将来类似桥梁提供参考。试验研究结果表明:坝陵河特大桥在横桥向来流作用下,跨中桥面高度处风速受到"峡管效应"的增速作用;峡谷内平均风剖面的分布具有明显的不均匀性,桥面高度处平均攻角范围为±4.7°,高于规范要求的±3°;桥面高度处的水平和竖向脉动风速功率谱与规范谱在高频区吻合较好,在低频区有较大差别,本文采用较为接近的Von Karman脉动风速功率谱。

山区建筑物的风压

山区的风压不同于平原地区 ,本文介绍了国外的风荷载规范中 ,有关山地建筑物的风压规定 ,讨论了山峰和山坡上建筑物的风压设计取值问题 。