高铁连续梁桥龙卷风荷载数值模拟

来源：中国血液净化杂志2021年第7期北京时间：

作者：张寒, 王浩, 徐梓栋, 陶天友, 茅建校, 郜辉

单位：东南大学 混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室, 江苏 南京 210096"],"fundList_en":["Key Research and Development Program of China Railway Corporation (K2018T007); National Natural Science Foundation of China (51722804); Key Research and Development Program of Jiangsu Province (BE2018120); National High-level Talents Special Support Program (W03070080)

摘要：为探明高铁连续梁桥龙卷风荷载特征，采用计算流体动力学手段，开展了高铁连续梁桥龙卷风荷载数值模拟研究。首先，以Ward型龙卷风发生装置为物理原型，按照原理相仿和等效替代的原则建立了相应的数值模型。然后，基于上述模型开展龙卷风场数值模拟，并与文献提供的风洞试验结果进行对比，验证了数值龙卷风场的准确性。在此基础上，以某大跨度高铁连续梁桥为工程背景，将该桥三维模型建于上述数值龙卷风场中心，研究龙卷风作用下高铁连续梁桥结构表面风压的分布规律。研究结果表明：数值模型可较好地模拟龙卷风场的基本特征；龙卷风袭击高铁连续梁桥时，风场受主梁和桥墩的干扰较大，涡核结构发生明显变化，其中，主梁底部风场的涡核半径增大，形成较大范围的高风速区；桥梁结构表面存在较大压差，正负风压极值之差约为负风压极值的2.5倍；负风压出现在主梁跨中的较小范围内，且主梁顶面的负压绝对值高于主梁侧面和底面；正风压极值出现在主梁端部迎风侧，且桥墩迎风侧也承受较高的正风压作用。上述极端不均衡的风荷载在桥梁设计时应予以重视。

关键词：桥梁工程,龙卷风荷载,数值模拟,高铁连续梁桥,计算流体动力学

基金资助：中国铁路总公司科技研究开发计划重大课题（K2018T007）；国家自然科学基金项目（51722804）；江苏省重点研发计划项目（BE2018120）；国家高层次人才特殊支持计划项目（W03070080）