Study on Stability of Vehicles on Bridges under Strong Winds by Numerical Simulation

强风作用下桥梁车辆稳定性数值模拟研究

基本信息

批准号：
20K04659
负责人：
金惠英
金额：
$ 2.66万
依托单位：
National Institute of Occupational Safety and Health,Japan (2022)Tokyo University of Science (2020-2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

周囲に風を阻害する物がない橋梁上において，横風は車両の安全な走行を妨げる大きな要因であり，横滑りや横転事故に繋がる可能性がある。特に橋桁の高さが変わる変断面桁部において急激な風速変動が見られる事が既往研究で分かっている。そこで，本研究では，変断面桁上の横風特性を，風洞実験により明らかにし，急激に横風が変化する箇所を確認することで効果的な遮風対策につなげることを目的とする。本実験では，熱線風速計を用いて変断面桁上の風速を測定し，その結果を，橋梁上の風速と流入風の風速の比である風速比で整理する。風速比が1を超えると風が加速され危険であり，風速比が1の高さを剥離したせん断流の高さだと考える。本実験では，平均値，最大値（実スケールの3s間の移動平均値），標準偏差の3つからコンター図を作成し，考察する。なお，風速によるレイノルズ数の影響を調べるため，本実験の前に5m/s（レイノルズ数6610）と9m/s（レイノルズ数11900）で実験を行い，レイノルズ数影響がないことを確認した。風洞実験は，横浜国立大学が有する風洞施設(1.8m×1.8mの測定断面を持つ回流型風洞)にて行なった。本研究で対象とする橋梁は桁高が変化する変断面桁を持つ鋼床版箱桁橋である。今回は図2のような変断面桁の一つのスパンを考え縮尺1/300で模型化し風洞実験に用いた。模型は木材と厚紙を用いて作成した。対象とする変断面桁の模型の寸法を図2に示す。また，風上側の車線を車線1，風下側の車線を車線4とする。

侧风是阻碍车辆在周围没有挡风物体的桥梁上安全运行的主要因素，并可能导致打滑和侧翻事故。以往的研究表明，尤其是在桥梁梁高变化的变截面梁段，风速会出现快速波动。因此，本研究的目的是通过风洞实验明确变截面梁的侧风特性，并找出侧风快速变化的位置，以便采取有效的挡风措施。本实验采用热线风速计测量了变截面梁上的风速，并将结果总结为风速比，即桥梁上的风速与桥梁上的风速之比。迎面而来的风。当风速比超过1时，风加速且危险，风速比为1时的高度被认为是分离剪切流的高度。在本实验中，我们将根据三个值创建并讨论等值线图：平均值、最大值（实际刻度上 3 秒内的移动平均值）和标准差。为了考察风速对雷诺数的影响，我们在本次实验前分别进行了5 m/s（雷诺数6610）和9 m/s（雷诺数11900）的实验，并确认了雷诺数没有影响。风洞实验在横滨国立大学的风洞设施（测量截面为1.8m×1.8m的循环风洞）进行。本研究的目标桥梁是一座钢甲板箱梁桥，具有不同梁高的变截面梁。这次，我们考虑了如图 2 所示的变截面梁的一跨，以 1/300 的比例对其进行建模，并将其用于风洞实验。该模型是用木材和纸板制成的。图2显示了目标变截面梁模型的尺寸。另外，迎风侧车道指定为车道1，背风侧车道指定为车道4。