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原文传递钢箱梁斜拉桥风参数实测与研究

论文题名：	钢箱梁斜拉桥风参数实测与研究
关键词：	风压测量系统;风场绕流;计算流体动力学;钢箱梁斜拉桥;健康监测系统;数值模拟
摘要：	国内外学者对大跨径钢箱梁斜拉桥风参数现场实测的研究较少，特别是台风天气下桥址处风特性的研究也较少。为此本文依托“十二五”交通运输重大科技专项——特大型桥梁风、雨作用监测与模拟技术研究之风、雨耦合作用观测及提取技术研究这一课题，在厦漳大桥上安装风压测量系统，利用大桥健康监测系统，提取分析风压及风参数数据，分析研究桥址处风场规律，并基于CFD进行建模分析桥梁周围风场绕流情况，为以后大跨径钢箱梁斜拉桥风参数现场实测提供有用的参考。本文通过此次实测及计算分析，主要得到了以下成果: 　　①本项目成功的开发出了一整套钢箱梁外表面风压测量系统，包括测量系统原理的描述、测量系统的详细设计、测量系统的详细安装步骤、测量系统的调试方法。设计出的传感器进风口遮挡装置，解决了进风口容易受雨水侵袭及堵塞进风口这一难题;利用“过度坡面法”解决了风压管不能镶嵌在桥梁梁体这个矛盾;同时，本文通过室内实验给出了风压管参考直径及长度，验证了永磁铁对低频电信号无明显影响，也给出了确定初值的两种不同的方法。　　②通过对现场实测数据的分析发现，风经过桥梁梁体时会产生绕流效应，为找出这一绕流效应的规律，本文基于CFD的方法进行数值模拟分析。通过对模型结果的数据分析发现，远端来流风速与风速仪处的风速之间存在一个线性的关系，远端来流风攻角与风速仪处的风攻角也近似存在一个线性关系。三维风速仪的布置高度与所测得到的风攻角存在一个指数关系。当风速仪高度固定时，远端来流风攻角与风速仪所测风攻角之间存在线性关系，由于两者之间差值较大，故需要进行攻角修正;远端来流风速与风速仪所测风速之间存在一个与远端来流攻角相关的一个函数关系。同时发现，当风速大于25m/s时，风场中迎风侧风速仪位置处风攻角值趋于稳定。　　③通过对台风“麦德姆(Matmo)”风特性的分析发现，迎风侧风速、风攻角、风向角都相对稳定，背风侧则相对比较紊乱、波动性大。迎风侧一般都为正攻角，背风侧一般都为负攻角，印证了第二章所阐述的风场绕流效应。台风“麦德姆(Matmo)”的紊流强度实测平均值为Iu=0.146、Iv=0.140、Iw=0.090（Iu∶Iv∶Iw1∶0.96∶0.62）与规范值相比偏大。两侧风速仪所测得的紊流强度和阵风系数相差较大，也说明了风经过桥梁梁体时风场特性发生了明显的变化，即风场绕流效应。　　④本次实测获得了真实可靠的钢箱梁周围风压分布规律，通过分析不同风速、风攻角、风偏角情况下钢箱梁周围风压分布情况可以发现，在钢箱梁断面拐角处风压最为敏感，梁底检修车轨道会造成风压的突变，梁底风压呈现线性变化趋势，背风侧风压相对不敏感。
作者：	马帅飞
专业：	土木工程；桥梁与隧道工程
导师：	陈斌
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文