某鱼脊连续梁桥行车安全性分析.pdf

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1、第3期（总第166期）No.3(SerialNo.166)2013年6月CHINAMUNICIPALENGINEERINGJun.2013DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2013.03.033某鱼脊连续梁桥行车安全性分析李雪峰（上海市城市建设设计研究总院，上海200125）摘要：采用数值风洞方法，对大治河桥上车辆的行车安全进行了分析，给出合理的安全行车风速。大治河桥总体布置采用预应力混凝土鱼脊连续梁桥，鱼脊的设置对桥面上车辆的行驶安全性产生了一定的影响。首先，采用通用计算流体动力学软件FLUENT分析了鱼脊对行驶车辆受力的影响；其

2、次，以车辆不发生侧滑为指标，给出了大治河桥在不同桥面特征下的安全行车风速标准；最后，根据现行标准给出了大治河桥在安全行车方面的管养要求。关键词：鱼脊连续梁桥；计算流体动力学；车辆侧滑；安全行车风速中图分类号：U447文献标志码：A文章编号：1004-4655（2013）03-0100-04侧风作用下的行车安全性问题早在20世纪30年［1］（2）代就引起汽车空气动力学研究者的重视。我国行业标准JTG/TD60—2001《公路桥梁抗风设计规湍流模型采用标准k-ε模型，其控制方程见范》规定，当经过桥梁的风速达到一定数值后，就式（3）和式（4）。需对桥上的交通实行

3、交通管制，甚至临时性地封闭交通，因此对参与荷载组合的最大风速进行了（3）25m/s的限制。目前，侧风安全性问题主要采用平均气动力分析，侧风环境中车辆气动参数需要通过风洞试验或者数值分析计算获得，特别是对于钝体特征明显的集装箱车辆，计算流体动力学能够得到一些比较理［2］（4）想的结果。通过桥面风环境研究，提出了提高3行车安全风速标准的有效工程措施,进而提高桥梁式中：ρ为空气密度，kg/m；t为时间，s；ui、uj(i、运营效率。j=1,2,3)分别为x、y、z方向的速度，m/s；xi、xj(i、本文首先采用通用计算流体动力学软件j=1,2,3)分别为x、y、

4、z方向的坐标，m；P为压力，22FLUENT分析了鱼脊对行驶车辆受力的影响，接着N/m；μ为流体动力黏度，N·s/m；k为湍动能，222以车辆不发生侧滑为指标，给出了大治河桥在不同m/s；μt为湍动黏度，N·s/m；Gk为由于平均速度3桥面特征下的安全行车风速标准；最后根据现行标梯度引起的湍动能生成项，kg/（m·s）；ε为耗散率，23准给出了大治河桥在安全行车方面的管养要求。m/s；常数σk=1.0，σε=1.3，C1ε=1.44,C2ε=1.92，其1流体控制方程取值一般通过试验结果确定。计算风工程中流场的控制方程为连续性方程及2计算模型Navier-

5、stokes方程，其张量表达式见式（1）和式（2）。计算车辆选取小轿车和卡车2种，小轿车的尺寸以桑塔纳轿车为例，长、宽、高分别取为（1）4546mm×1710mm×1427mm，整备质量为1100kg；卡车的尺寸以东风前四后八仓栅式运输收稿日期：2013-03-22车为例，长、宽、高分别取为12000mm×2495mm×基金项目：上海市博士后科研基金资助（13R21420800）3850mm，整备质量为12020kg。为了考察沿桥作者简介：李雪峰（1980—），男，工程师，博士，主要研究方向为桥梁结构设计。梁纵轴线不同位置时，车辆的受力情况，采用车队100

6、第3期（总第166期）No.3(SerialNo.166)2013年6月CHINAMUNICIPALENGINEERINGJun.2013李雪峰：某鱼脊连续梁桥行车安全性分析2013年第3期DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2013.03.033的方式进行计算。小轿车车队中车辆之间的净距为设鱼脊和不设置鱼脊时的受力情况进行计算分析、10m，共布置23辆车，并依次从桥梁一端开始编号，对比。本文仅给出小轿车在120km/h行驶速度时，编为0～22号（见图1）；卡车车队中车辆之间的鱼脊对行驶车辆的影响分析，其余规律类似，可参某鱼脊连续梁桥

7、行车安全性分析净距为20m，共布置9辆车，并依次从桥梁一端见文献［4］。开始编号，编为0～8号。车队分别布置于迎风向3.1迎风向影响分析李雪峰或背风向桥面中轴线处。本文计算结果以小轿车为图2为迎风向时鱼脊对小轿车受力情况的影（上海市城市建设设计研究总院，上海200125）主，卡车仅给出最终的安全行车风速。响。计算流域取为1750mm×1000mm×600m，摘要：采用数值风洞方法，对大治河桥上车辆的行车安全进行了分析，给出合理的安全行车风速。大治河桥总体模型置于流域沿流向约前1/3处。入流面采用速度布置采用预应力混凝土鱼脊连续梁桥，鱼脊的设置对桥面上车辆的

8、行驶安全性产生了一定的影响。首先，采用通入流边界条件，由于出流接近