《深切峽谷橋址區脈動風速相干函式風洞試驗研究》是依託長沙理工大學，由胡朋擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：深切峽谷橋址區脈動風速相干函式風洞試驗研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：胡朋
- 依託單位：長沙理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
脈動風速相干函式是分析大橋抖振回響及顫振檢驗風速時非常重要的風特性參數，但深切峽谷地形中脈動風速相干函式與常規平坦均勻場地的有明顯不同。針對深切峽谷橋址區的脈動風速相干函式，首先，採用風洞試驗並結合CFD數值模擬方法，對理想峽谷地形脈動風速相干性進行機理性分析，形成峽谷地形脈動風速相干性測點組合的最佳化準則，揭示不同因素對峽谷地形脈動風速相干性的影響機理，總結歸納出峽谷地形相干函式的基本形式與參數。其次，進行橋址區實際深切峽谷地形脈動風速相干性的風洞試驗，根據橋址區深切峽谷地形脈動風速相干性的特點，提出深切峽谷橋址區相干函式的最終形式與參數，並討論Taylor假設在深切峽谷地形中的適用程度。最後，根據深切峽谷橋址區的相干函式分析大跨度橋樑的抖振回響及顫振檢驗風速修正係數，並對比與常規分析方法的異同。本研究可為跨越深切峽谷的大跨度橋樑抗風設計提供科學支撐，也可為現有規範相關內容的完善提供依據。
結題摘要
脈動風速相干函式是大跨度橋樑風致回響分析中的重要參數，但深切峽谷地形中脈動風速相干函式與常規平坦均勻場地的有明顯不同。針對深切峽谷橋址區的脈動風速相干函式及其對大跨度橋樑風致回響的影響，研究中推導並構造了理想峽谷地形與實際深切峽谷地形的邊界過渡段模型；進行了理想峽谷地形風特性的風洞試驗與數值模擬研究；開展了實際深切峽谷地形風特性的風洞試驗；研究了複雜地形橋址區脈動風速相干函式的形式；在此基礎上，考察了深切峽谷地形中非均勻風場對大跨度橋樑風致回響的影響。研究中針對理想峽谷地形與橋址區實際深切峽谷地形的風特性，首次提出了複雜地形模型邊界過渡段的概念，並在理論上推導出一種曲線過渡段形式，且在實際複雜地形模型中提出採用三維漸變式過渡段。針對峽谷地形風特性的CFD數值模擬中來流邊界條件無法準確給定的問題，提出了一種隨高度變化的湍動能係數方法，並通過相應的風洞試驗數據驗證了該方法的準確性、有效性。提出將峽谷內的風特性沿高度方向分為受峽谷兩側山坡影響較為明顯的峽谷內層部分以及受其影響不明顯的峽谷外層部分。基於來流風譜及峽谷中心處與來流處脈動風速均方差的比值關係，提出了峽谷地形中心處風譜的推算公式，並驗證了該推算公式適用於理想峽谷地形與橋址區實際深切峽谷地形。提出了一種具有普適性的脈動風速相干函式形式，並針對複雜地形橋址區給出了較合理的簡化形式。揭示了山區峽谷地形下非均勻風攻角分布、非均勻風速分布、非均勻風速非均勻風攻角分布等非均勻風場條件對大跨度橋樑靜風穩定性的影響。以上研究為更準確地開展峽谷地形風特性的風洞試驗和數值模擬研究提供參考；同時，上述針對峽谷地形風特性的研究成果在一定程度上揭示了峽谷地形風特性的風場分布規律，可為處於山區峽谷複雜地形下的大跨度橋樑橋址區風特性研究及抗風設計提供指導。
