《大跨度公鐵兩用跨海橋樑風屏障的氣動機理及最佳化研究》是依託西南交通大學，由李永樂擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：大跨度公鐵兩用跨海橋樑風屏障的氣動機理及最佳化研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李永樂
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
大跨度公鐵兩用跨海大橋是鐵路跨海通道中最典型的結構形式，設定風屏障是保障跨海大橋鐵路和公路車輛運營安全的重要手段之一。針對大跨度公鐵兩用跨海大橋風屏障的氣動機理，綜合考慮風屏障、公路車輛、鐵路車輛、大跨度橋樑四者間相互的氣動作用，採用風洞試驗與數值模擬相結合的方法，測試設風屏障情況下鐵路橋面和公路橋面的局部風場結構，明確風屏障對車輛和橋樑的氣動影響，探索風屏障對橋樑可能的氣動穩定作用，發展實用的風屏障行車防風效率評價指標及評價標準。對比風屏障的形式及參數，最佳化風屏障的綜合性能，揭示由列車風產生的風屏障瞬態風荷載的變化規律，預測風屏障的疲勞壽命。研究成果具有較廣泛的直接或間接套用前景，對實際工程有指導或借鑑意義。
結題摘要
本研究針對大跨度公鐵兩用跨海大橋風屏障的氣動機理，採用風洞試驗、數值模擬及理論分析的方法開展研究，主要的研究成果包括：1、通過足尺模型風洞試驗，研究了風屏障後方的流場特性及其自身風荷載，可為日後該類風屏障的最佳化設計和數值模擬提供相對標準化的參考數據；2、提出了適用於典型風屏障的CFD數值模擬方法，討論了風屏障孔型參數對其防風性能的影響，並給出了合理的參數取值；3、通過縮尺模型風洞試驗，測試了雙層橋樑上下橋面設定風屏障前後的局部流場結構，討論了風屏障對CRH2列車和公路車輛氣動力係數的影響。採用風-車-橋耦合振動分析方法，計算了公路車輛及列車的動態回響，發現風屏障、車速及風速對車輛動態回響影響較為明顯。4、針對公鐵兩用雙層桁架橋樑，測試了設定風屏障前後橋樑的靜力三分力係數、顫振臨界風速以及渦振回響，發現風屏障會導致主梁阻力係數增加，升力係數降低；風屏障會導致該類桁架橋的顫振穩定性降低，並且在一定程度上可以作為抑制該類主梁渦振的氣動措施。5、針對分離式雙層箱梁橋，明確了雙層橋面間的氣動干擾效應，發現設定風屏障會增加上下橋面間的氣動干擾效應，無風屏障時，雙層橋面間隔高度僅需滿足基本建築界限即可，設定風屏障以後，當間隔高度≥15m時，鐵路橋面風速剖面以及迎風側軌道處列車氣動力變化趨於平緩。6、針對實際工程，建立了風屏障的有限元模型，分析了列車風作用下風屏障的疲勞特性。列車風作用下，風屏障的瞬態風荷載隨距離的增加迅速減小，實際風屏障的應力幅較小。7、提出了基於NSGA-Ⅱ&DEA混合算法的高速鐵路橋樑風屏障高度多目標最佳化方法。通過本研究加深了對跨海大橋風屏障氣動機理的理解，研究成果具有較為廣泛的套用前景。
