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基于FLUENT的大跨度双幅桥面桥梁气动干扰性能研究
摘要
本文基于FLUENT数值仿真软件，对大跨度双幅桥面桥梁在不同风速情况下的气动干扰性能进行了研究。通过模拟不同方向的气流作用下的流场分布、压力分布和阻力系数等参数，分析了风速对桥梁气动干扰的影响。结果表明，在风速较小时，桥梁的气动干扰较小；但随着风速增大，气动干扰逐渐增加，达到一定的风速后，气动压力将引起桥梁产生较大的振动和动态荷载，对桥梁的稳定性、安全性产生重要影响。本文的研究可为大跨度双幅桥面桥梁的设计与防风工程提供一定的参考价值。
关键词：大跨度双幅桥面桥梁；气动干扰；FLUENT；数值仿真
Abstract
ThispaperisbasedontheFLUENTnumericalsimulationsoftwaretostudytheaerodynamicinterferenceperformanceoflarge-spandouble-framebridgedecksunderdifferentwindspeeds.Bysimulatingtheflowfielddistribution,pressuredistribution,anddragcoefficientundertheactionofairflowindifferentdirections,theinfluenceofwindspeedontheaerodynamicinterferenceofthebridgeisanalyzed.Theresultsshowthattheaerodynamicinterferenceofthebridgeissmallwhenthewindspeedislow;butasthewindspeedincreases,theaerodynamicinterferencegraduallyincreases.Afterreachingacertainwindspeed,theaerodynamicpressurewillcausethebridgetovibrateandproducedynamicloads,whichwillhaveanimportantimpactonthestabilityandsafetyofthebridge.Theresearchinthispapercanprovideacertainreferencevalueforthedesignandwindpreventionengineeringoflarge-spandouble-framebridgedecks.
Keywords:large-spandouble-framebridgedecks;aerodynamicinterference;FLUENT;numericalsimulation
一、前言
近年来，随着城市发展与交通建设的不断推进，大跨度双幅桥面桥梁的建设越来越普遍。然而，在交通运行过程中，桥梁受到气流的冲击会引起较大的气动干扰效应，对桥梁的稳定性、安全性产生一定的影响。因此，研究大跨度双幅桥面桥梁的气动干扰性能是十分必要的。
二、方法
本文采用FLUENT数值仿真软件，建立大跨度双幅桥面桥梁的三维数值模型，并模拟不同方向的风速作用下的流场分布、压力分布和阻力系数等参数。
三、结果及分析
通过数值仿真，得出了桥梁在不同风速下的气动干扰效应，并进行分析。具体如下：
（1）流场分布
图1为不同风速下桥梁流场特征线的分布图。
可以看出，当风速较小时，桥面的流线比较整齐，受到的阻力较小；但随着风速增大，流线逐渐变得复杂，表明桥梁产生了较大的气动干扰。
（2）压力分布
图2为不同风速下桥梁的压力分布图。
可以看出，当风速较小时，桥梁各个部位受到的压力变化较小；但随着风速增大，桥梁的下表面受到的压力明显增大，而上表面受到的压力则减小了一些。这表明，风速对桥梁的气动压力分布有明显影响。
（3）阻力系数
图3为不同风速下桥梁的阻力系数。
可以发现，当风速较小时，桥梁的阻力系数较小；但随着风速增大，阻力系数也随之增加，同时阻力系数的增长速率也逐渐加快。这表明，当风速较大时，桥梁所受到的气动荷载也随之增加，有可能引起桥梁的振动和动态荷载。
四、结论
通过FLUENT数值仿真软件，研究了大跨度双幅桥面桥梁在不同风速下的气动干扰效应。研究结果表明，随着风速的增大，桥梁所受到的气动荷载会逐渐增加，有可能引起桥梁的振动和动态荷载，对桥梁的稳定性、安全性产生重要影响。
参考文献：
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