【博士】大跨橋梁側(cè)風(fēng)行車安全分析【2007】

內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院　　學(xué)位年度： 2007年　　橋面行車安全問題不僅是車輛生產(chǎn)廠商及研究駕駛控制方面的問題，還是橋梁設(shè)計和運(yùn)營時均要考慮的一個非常有實用價值的研究課題。這個問題是涉及到橋梁風(fēng)工程和汽車動力學(xué)的交叉學(xué)科研究。大跨度橋梁上通車有以下幾個主要特點(diǎn)：在同一風(fēng)場中，橋面風(fēng)速要比氣象站的實測地面風(fēng)速要高出許多；橋面的遮擋物少；橋塔區(qū)域局部風(fēng)場變化劇烈。本文基于以上特點(diǎn)及側(cè)風(fēng)作用下的車輛側(cè)傾、側(cè)滑和側(cè)偏三個安全問題，建立一套綜合分析橋上行車各種狀況下的行車問題的解決方案，給出各種限行車速的規(guī)定及其計算原則、局部風(fēng)障設(shè)置的條件及必要性和效果的分析，以供橋梁管理部門在大風(fēng)作用或其它風(fēng)災(zāi)情況下作出正確的橋梁交通限制措施，在盡可能情況下維持橋梁交通的安全快速暢通。為此，本文進(jìn)行了以下幾個方面的研究工作：　　1．針對車輛運(yùn)動對提出了風(fēng)．車一橋系統(tǒng)的簡化解耦方法，以便于后期的分析及工程應(yīng)用，并以杭州灣跨海大橋為例，比較了簡化解耦方法與耦合計算的結(jié)果；　　2．對路況及車輛類型進(jìn)行了合理的分類，進(jìn)行了車輛的靜風(fēng)氣動力的風(fēng)洞測量試驗以得到準(zhǔn)確的車輛氣動力。采用合理的側(cè)傾、側(cè)滑準(zhǔn)則，在考慮路面不平度，路面類型、風(fēng)速、車速等因素的情況下對于三個車型的公路行車安全進(jìn)行了參數(shù)分析，獲得靜止停車狀態(tài)及行駛狀態(tài)下的各安全準(zhǔn)則對應(yīng)的權(quán)限車速與風(fēng)速之間的關(guān)系，為后續(xù)橋上行車作基礎(chǔ)和提供對比數(shù)據(jù)；　　3．采用改進(jìn)的諧波合成方法實現(xiàn)三維空間脈動風(fēng)場的模擬，考慮了氣動導(dǎo)納、試驗測定的顫振導(dǎo)數(shù)和橋塔抖振參與，利用ANSYS的二次開發(fā)功能，對不同平均風(fēng)速下的橋梁抖振響應(yīng)進(jìn)行了分析：　　4．在考慮抖振響應(yīng)及車橋振動的情況下，對于橋梁上行車的側(cè)傾、側(cè)滑準(zhǔn)則進(jìn)行了分析，并與路面上側(cè)風(fēng)行車的側(cè)傾、側(cè)滑分析的計算結(jié)果進(jìn)行了對比，得出一系列有益結(jié)果；　　5．建立1：30的西堠門大橋剛性局部模型，在TJ．3號風(fēng)洞中進(jìn)行了均勻流場下的橋面風(fēng)剖面及橋塔處風(fēng)場的測壓試驗以得到橋面處的風(fēng)場分布，并對于擬增設(shè)于橋塔兩側(cè)的局部風(fēng)障措施進(jìn)行了測壓測量，比選適合的風(fēng)障布置方案。還測量比較了橋塔對橋面風(fēng)剖面的影響；　　6．建立車輛運(yùn)動學(xué)模型，對三種車型通過橋塔區(qū)域時的側(cè)偏運(yùn)動進(jìn)行了分析，并比較了各種局部風(fēng)障的增設(shè)對車輛側(cè)偏量的改善效果?！　?

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