合肥火车南站大跨度空间结构风荷载数值模拟

大跨度桥梁非线性颤振和抖振时程分析在现代交通建设中，大跨度桥梁扮演着至关重要的角色。

它们跨越江河湖海、峡谷深壑，为人们的出行和货物运输提供了便捷通道。

然而，在大跨度桥梁的设计和运营过程中，非线性颤振和抖振是两个不容忽视的问题。

要理解大跨度桥梁的非线性颤振和抖振，首先得明白什么是颤振和抖振。

简单来说，颤振是一种自激振动，当气流流过桥梁结构时，可能会引起结构的振动，而这种振动又会反过来影响气流，从而形成一种恶性循环，导致结构的振幅不断增大，最终可能导致结构的破坏。

抖振则是由大气中的紊流引起的一种强迫振动，虽然不像颤振那样具有自激性质，但长时间的抖振也会对桥梁结构造成疲劳损伤，影响其使用寿命和安全性。

大跨度桥梁之所以容易出现非线性颤振和抖振，主要是因为其自身的特点。

大跨度意味着桥梁的结构更加复杂，柔性更大，对风的敏感性也就更强。

而且，随着桥梁跨度的不断增加，结构的非线性特性也变得更加显著。

在对大跨度桥梁的非线性颤振和抖振进行分析时，时程分析是一种非常重要的方法。

时程分析就是通过数值模拟的手段，对桥梁在风荷载作用下的振动响应进行逐时刻的计算和分析。

这种方法能够考虑到结构的非线性特性、风荷载的随机性以及各种复杂的边界条件，从而得到更加准确和可靠的结果。

为了进行时程分析，首先需要建立桥梁的有限元模型。

这个模型要尽可能准确地反映桥梁的实际结构和力学特性，包括桥梁的几何形状、材料属性、边界条件等等。

然后，需要确定风荷载的输入。

风荷载通常包括平均风荷载和脉动风荷载两部分。

平均风荷载可以根据规范中的公式计算得到，而脉动风荷载则需要通过风洞试验或者数值模拟来获取。

在进行时程分析时，还需要选择合适的数值计算方法。

常见的方法有中心差分法、Newmark 法等等。

这些方法各有优缺点，需要根据具体情况进行选择。

同时，为了提高计算效率和精度，还需要采用一些数值技巧，比如自适应时间步长、子结构法等等。

通过时程分析，可以得到桥梁在风荷载作用下的位移、速度、加速度等响应。

三维曲线结构六分力系数的风洞试验与数值模拟【摘要】对空间结构非常复杂的桥梁进行静力六分力系数研究是非常有必要的。

本文对某桥主翼结构进行静力六分力风洞试验，并采用rngk-?着湍流模型对该桥主翼结构进行了同等条件下的数值模拟计算，并将数值模拟的结果与风洞模型试验结果作了对比分析。

通过数据对比得出，由cfd数值模拟方法计算出的六分力系数和风洞试验值有一定误差。

从总体吻合程度上来说，采用cfd方法进行数值模拟还是比较成功的。

【关键词】六分力系数;风洞试验;数值模拟0．引言静力六分力系数是计算空间结构复杂桥梁静力风荷载的重要参数，目前常用方法是制作一定缩尺比的节段模型，通过风洞试验测定。

但是，由于风洞试验受试验条件、场所的限制，很难真实的模拟实际风场，因此，风洞试验结果与实际问题可能存在较大出入。

而且模型放大后的一般规律往往是无法得到的，其效果自然也就很难掌握，这种缩小尺寸的试验模型并不总是能反映全比例结构的各方面特征。

随着计算流体动力学（cfd）的高速发展，采用数值仿真方法计算桥梁静力风荷载，识别静力六分力系数成为可能。

数值仿真具有投资小、试验时间短、可重复性好和条件易于控制等优点，比物理风洞更自由，更灵活，并能补充物理风洞试验的不足。

本文采用rngk-?着湍流模型对某桥主翼结构的测力节段2的六分力系数进行数值模拟计算，并与风洞模型试验结果作了对比分析，验证了采用cfd技术识别桥梁六分力系数方法的可靠性。

1．静力六分力系数1.1体轴坐标系下静力六分力系数对于空间结构非常复杂的桥梁，其任一断面的风荷载不能代表其它断面的风荷载。

例如斜梁桥或者曲线梁桥，该类桥梁处在风场中，只进行静力三分力试验，不能完全算出其真实的受力状态，需要进行静力六分力试验。

某个断面的风荷载包含fx’、fy’、fz’、mx’、my’、mz’六个分量。

六分力是按照桥梁断面本身的体轴坐标系来分解定义的，因此称为体轴坐标系下的六分力。

进行静力六分力风洞试验时，是在横桥向的均匀流风场中，变化试验攻角?琢，测出体轴坐标系节段模型受到的力和力矩：fx’、fy’、fz’、mx’、my’、mz’，体轴坐标系下所受的静力风荷载可以由式（1）表示：fx’=0.5?籽ucafy’=0.5?籽ucafz’=0.5?籽ucamx’=0.5?籽ucabmy’=0.5?籽ucabmz’=0.5?籽ucab （1）体轴坐标系下的六分力系数cx’、cy’、cz’、cmx’、cmy’、cmz’可由式（2）计算出：cx’=2f/(?籽ua)cy’=2f/(?籽ua)cz’=2f/(?籽ua)cmx’=2m/(?籽uab)cmy’=2m/(?籽uab)cmz=2m/(?籽uab) （2）式（2）中?籽和u分别为空气密度和来流速度；a为相应的参考面积，a=bl，l为模型的竖直长度，bx、bs分别为为模型的上部宽度、下部宽度。

大跨度屋盖结构平均风压和脉动风压研究任超洋; 尤本祥; 宋志强; 孙远辰; 温阿强【期刊名称】《《重庆理工大学学报（自然科学版）》》【年(卷),期】2019(033)010【总页数】10页(P86-95)【关键词】大跨度屋盖; 大涡模拟; 结构性网格; UDF; 平均风压系数; 脉动风压系数【作者】任超洋; 尤本祥; 宋志强; 孙远辰; 温阿强【作者单位】中国十七冶集团有限公司安徽马鞍山243000【正文语种】中文【中图分类】O368在工程实际中大跨度空间结构建筑得到了十分广泛的应用，其发展速度相对以前加快，如我国在2008年奥运会筹备期间已经建好了包括“鸟巢”“水立方”等举世闻名的大跨度空间结构建筑。

大跨度结构是一种新颖的建筑结构形式[1]，通常跨度在30 m以上的建筑统称为大跨度建筑，其特点主要是质量轻、阻尼比小、内部可用空间较大、自振频率低且柔度较大，主要应用在展览馆、火车站、飞机场、大会堂等大型公共建筑上。

目前对于大跨度屋盖结构的风荷载研究已取得大量数据，但还不能像高层结构和高耸结构那样在《规范》中给出一个具有代表性的风荷载分布形式。

大跨度空间结构建筑的屋面平均风荷载的获取较为简单，研究的关键部分在于如何获取其脉动部分的风压。

20世纪以来，多以现场实测和风洞试验获得数据，随着计算机技术的日渐成熟，利用数值方法获得数据的方法已经日趋流行。

文献[2]通过现场实测方法对Rugby通讯站测量了4个不同高度的风荷载，并且在Cardington进行了观测，得出了不同高度的风速与湍流积分尺度变化的关系。

文献[3]通过现场实测方法在1986年对悉尼的Belmore体育场进行了实测，证明了实测与风洞试验的风压系数平均值和极值较为接近，但是脉动风压系数较小。

文献[4]通过风洞实验于1893年在澳大利亚利用喷气式飞机产生的气流测得了缩小后的房屋模型的风荷载分布情况。

文献[5]在1955—1957年通过加长风洞来流试验段的长度成功模拟出了大气边界层。

大跨度斜拉桥颤抖振响应及静风稳定性分析大跨度斜拉桥颤抖振响应及静风稳定性分析随着现代交通运输的发展，大跨度斜拉桥作为一种经济、有效的桥梁结构形式，逐渐成为城市交通的重要组成部分。

然而，大跨度斜拉桥在面临强风等外界环境因素时会出现颤抖振响应，这对桥梁的安全稳定性产生了重要影响。

因此，进行大跨度斜拉桥颤抖振响应及静风稳定性的分析具有非常重要的实际意义。

颤抖振响应是指桥梁在行车荷载或风荷载作用下的动态响应行为。

由于大跨度斜拉桥的特殊结构形式，其振动特性相较于传统的悬索桥或梁桥有所不同。

斜件的倾角和预应力的设置对大跨度斜拉桥的颤抖振响应具有重要影响。

通过对桥梁结构的数值模拟和实验研究，可以得到桥梁在外界荷载作用下的振动特性，进而评估其安全性。

这对于斜拉桥的设计、建造和运营具有重要的指导作用。

静风稳定性是指桥梁在强风作用下的稳定性能。

由于大跨度斜拉桥的细长结构特点，桥梁容易受到侧风作用而引起的侧向位移和振动。

为了保证斜拉桥的安全性，需要对桥梁的静风稳定性进行研究和分析。

通过对桥梁结构和风场的数值模拟，可以得到桥梁在不同风速下的静风压力分布及其对结构的影响。

这对于斜拉桥的设计、施工和运行具有重要的参考价值。

大跨度斜拉桥的颤抖振响应和静风稳定性分析存在一定的挑战和难点。

首先，斜拉桥结构的复杂性使得数值模拟和实验研究需要考虑更多的因素和参数。

其次，大跨度斜拉桥往往需要考虑多种荷载作用的综合影响，例如行车荷载和强风荷载的同时作用。

最后，斜拉桥结构的动态效应与静态效应相互影响，需要进行整体的分析和评估。

为了解决以上问题，需要采用一系列科学合理的研究方法和手段。

对于颤抖振响应分析，可以采用有限元方法进行数值模拟，结合实验数据进行验证。

对于静风稳定性分析，可以通过数值模拟得到桥梁结构在不同风速下的静风压力场，并利用风洞实验对模拟结果进行校正和优化。

同时，还需考虑预应力调整、导风系统设计等措施对斜拉桥静风稳定性的影响和改善效果。

典型形式大跨度屋盖风雪漂移的数值模拟孙晓颖;洪财滨;武岳【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2014(000)018【摘要】近年来，因积雪的不均匀分布造成大跨度屋盖坍塌的事故已屡见不鲜，这主要是由于屋盖上的积雪在风力作用下发生复杂的风雪运动，从而造成大跨度屋盖表面积雪的不均匀分布，正确预测大跨度屋盖上的积雪分布有着非常重要的意义。

基于Mixture多相流模型和k-kl-ω模型对几种典型形式大跨度屋盖的风雪漂移进行了数值模拟，探讨了不同形式屋盖的积雪分布规律，研究了风向角、矢跨比对屋面积雪分布的影响，并将平屋盖和拱形屋盖数值模拟结果与规范进行了对比分析。

【总页数】7页(P36-42)【作者】孙晓颖;洪财滨;武岳【作者单位】哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室，哈尔滨150090; 哈尔滨工业大学土木工程学院，哈尔滨 150090;哈尔滨工业大学土木工程学院，哈尔滨 150090; 中国航天建设集团有限公司，北京 100071;哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室，哈尔滨 150090; 哈尔滨工业大学土木工程学院，哈尔滨 150090【正文语种】中文【中图分类】TU312.1【相关文献】1.大跨度柱形屋盖风荷载数值模拟研究 [J], 郑洪伟2.大跨度屋盖模型的数值模拟与优化设计 [J], 程保全;侯荣程;陈鑫;郝英奇3.大跨度悬挑屋盖风驱雨压分布特性的数值模拟研究 [J], 孙芳锦;吕艳卓;冯旭4.低矮建筑屋盖风雪流作用场地实测与数值模拟 [J], 赵雷;余志祥;齐欣;赵世春5.大跨度屋盖风致积雪重分布的数值模拟 [J], 卢春玲;陈锦焜;刘宇杰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

风雨联合作用下高速列车受力数值模拟敬俊娥;高广军【摘要】k-ε double equation turbulent model and discrete phase model were used in the research of the effect of different rainfallintensities,different wind speeds and different train velocityies on the flow field around the vehicle.The results show that the rain drops under the effect of cross wind crash on to the surface of the carriage and then splash,which change the roughness and smoothness of the surface of the carriage,So it leads to that the side force,lift force and capsizing moment increase gradually with the increase of wind speed,train speed and rainfall intensity.The dynamic load on train when bearing strong wind and rainfall is a little bigger than that when bearing only strong wind load.%采用双方程湍流模型和离散相模型相结合的方法,对不同降雨强度、横风风速和车速下高速运动车辆周围的流场进行研究.研究结果表明:在横风作用下,下落的雨滴与高速运行的列车发生碰撞,雨滴飞溅、改变了车身表面的粗糙度和不平整性,导致车辆运行横向力、升力和倾覆力矩均随着车速、风速和降雨强度的增大逐渐变大；伴随着降雨过程的强横风作用,车辆所受的气动载荷与强横风的单独作用情况下相比稍微增加.【期刊名称】《铁道科学与工程学报》【年(卷),期】2013(010)003【总页数】4页(P99-102)【关键词】高速列车;风雨作用效应;离散相模型;数值模拟【作者】敬俊娥;高广军【作者单位】南车青岛四方机车车辆股份有限公司,山东青岛 266111;中南大学轨道交通安全教育部重点实验室,湖南长沙 410075【正文语种】中文【中图分类】U271.91降雨过程的到来往往伴随着横风的作用，从而形成风雨联合作用效应［1］。