[发明专利]跨海大桥风屏障设计方法

说明书

技术领域

本发明属于结构工程技术领域，具体涉及一种跨海大桥风屏障设计方法。

背景技术

随着科学技术的发展，为促进海峡经济建设，能够提供便捷交通走廊的跨海大桥，已在我国和世界各地得到迅猛的发展，为了避开深水基础和满足大型船舶的通航要求，大跨度桥梁结构与海上长桥的结合将成为跨海工程实施方案的有力竞争者，然而跨海桥梁所处的特殊自然风环境往往会对超大跨度桥梁的行车安全造成极为不利的影响。

汽车在行驶过程中如果受到侧风的作用，可能发生侧滑、侧倾等安全问题，影响车辆的安全行驶。尤其在超大型桥上行驶的汽车，由于桥面高程、结构扰流加速等因素，使得风对汽车安全行驶的影响问题变得尤为突出。风对行车安全的影响还表现在风致事故造成长时间的交通阻塞。

风屏障是解决桥面行车安全和舒适性问题的主要手段，尤其是在强侧风作用下，风屏障可有效保证轻型车辆行驶的安全性。决定桥梁工程中是否采用风屏障是个复杂的课题，它要求考虑自然风条件，车辆气动性能、桥梁结构抗风稳定性，以及交通工程管理等综合因素，其中有些因素可能相互冲突。目前国内采用的跨海大桥风屏障设计技术主要考虑风速、风向等常规因素的影响，对多风向多桥型的综合研究不够深入，难以做到切合实际的经济合理，

综上所述，风屏障对车辆行车安全的影响进行研究具有非常重要的意义，如何设计风屏障考虑多种因素是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种考虑多风向影响的合理设计多桥型的试验与数值风洞相结合的跨海大桥风屏障设计方法。

本发明采用的技术方案是：一种跨海大桥风屏障设计方法，包括以下步骤：

（1）、通过风洞试验和数值风洞分别建立有、无风屏障时的桥面风速场模型，分析桥面风速场，二者相互结合、验证、比较，同时不断改变桥面风速场模型中模拟的风屏障的高度及透风率；

（2）、计算车辆通过桥面风速场模型时的桥面等效风速与风速折减系数，并与典型车型的行车安全风速相比较；

（3）、在计算车辆通过桥面风速场模型时的桥面等效风速与风速折减系数的同时，记录桥面风速场模型中模拟风屏障的高度及透风率；

（4）、通过计算的车辆通过桥面风速场模型的桥面等效风速与风速折减系数与典型车型的行车安全风速相比较，判断模拟有风屏障的桥面风速场模型是否安全；

（5）、若步骤（4）中判断模拟有风屏障的桥面风速场模型是安全的，则此时模拟的风屏障的高度及透风率即为所需设计的风屏障的高度及透风率；否则重复步骤（1）-（4）；

（6）、根据模拟得到的风屏障的高度及透风率设计出合格的风屏障。

进一步地，所述步骤（1）中通过风洞试验和数值风洞相结合建立的桥面风速场模型中的参数包括不同车型、不同路面、不同载重、不同桥型以及他们的任意组合。

进一步地，所述步骤（2）中的等效风速计算公式为：或是Veq=[1ZeΣi=1n(V(zi))2zi]1/2]]>

其中：V(z)和V(z_i)分别为桥面高度z和z_i处的侧向来流风速；Z_e为汽车的高度范围；n为沿汽车高度测点数量。

更进一步地，所述步骤（2）中风速折减系数为桥面的等效风速与实际侧向来流风速的比值。