基于流固耦合的行车临界风速研究

作     者：周记国 张敏江 薛晓锋 ZHOU Ji-guo;ZHANG Min-jiang;XUE Xiao-feng

作者机构：沈阳建筑大学交通工程学院辽宁沈阳110168 白城师范学院土木工程学院吉林白城137000 长安大学公路学院陕西西安710064 

出 版 物：《公路交通科技》 (Journal of Highway and Transportation Research and Development)

年 卷 期：2019年第36卷第3期

页      面：144-151页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082303[工学-交通运输规划与管理] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：中央高校基本科研业务费专项资金项目(CHD2011JC195) 吉林省教育厅科学技术研究项目(JJKH20180305KJ) 特大型桥梁综合防灾减灾理论与方法研究项目(2011318223170) 

主　　题：交通工程 行车安全 数值模拟 风-汽车-桥梁系统 气动特性 

摘      要：为了研究风-车-桥耦合系统中车-桥系统的振动特性及车辆行车安全特性,得到车辆在大跨度桥梁上行驶时车辆的安全行驶临界风速,对车辆通过大跨斜拉桥时车辆的气动特性、车-桥系统的振动特性及车辆的行车安全特性进行研究。研究风荷载作用下车辆在大跨度桥上行驶时车辆的行车安全临界风速,分析车辆行驶速度、路面状况及风偏角对车辆行驶安全临界风速的影响。车-桥系统的耦合振动会导致车-桥系统周围风场的特性发生变化,风场的变化会导致下一时刻车-桥系统的受力状态发生改变。考虑车辆运动及车-桥系统的振动与车-桥周围风场的相互影响,基于双向流固耦合数值模拟,建立风-汽车-桥梁空间耦合振动数值分析模型。通过风-车-桥耦合系统三维数值分析,得到了风荷载作用下车辆在大跨度桥上行驶时不同状况下车辆的倾覆及侧滑临界风速。结果表明:基于双向流固耦合数值分析能够较精确地模拟风-车-桥耦合振动系统;风荷载作用下车辆在桥上行驶时,车辆的振动特性主要由汽车-桥梁系统决定,车-桥系统的振动特性受自然风荷载影响;侧向风荷载作用下车辆的倾覆力矩系数及侧向力系数并不一定为最大值,车辆在大跨径桥上行驶受侧向风荷载作用并不一定为行车安全分析的最不利状况。