稳态雷暴冲击风场下矩形梁风荷载特性试验研究

摘要

【目的】考察稳态雷暴冲击风场对大跨度桥梁风特性及风荷载的影响。【方法】基于雷暴冲击风试验装置模拟了稳态雷暴冲击风场，以典型矩形梁断面为研究对象，探究了稳态雷暴冲击风场对矩形梁风压系数及风荷载特性的影响规律。【结果】所采用的雷暴冲击风试验装置能够产生精度较高的雷暴冲击风场，具备模拟稳态雷暴冲击风场的条件。在半径r=0.6D_jet～2.75D_jet(D_jet为喷嘴直径)范围内，雷暴冲击风水平风速的竖向风剖面整体呈“鼻子”状。不同高度处雷暴冲击风的风攻角大多处于负攻角状态，且在一定高度范围内，雷暴冲击风的风攻角绝对值随着高度的增加而增加。受喷嘴下方高气压的影响，当矩形梁位于喷嘴正下方时，矩形梁断面整体表现为正压；随着径向距离的增加，雷暴冲击风风速逐渐由竖向演变为以水平方向为主，矩形梁表面风压逐渐变小。在r=0～2.0Djet范围内，矩形梁升力和阻力的变化最为剧烈，且在该范围内出现最大值；不同离地高度的矩形梁的升力和阻力随径向位置的变化趋势基本相同。【结论】研究成果可为雷暴冲击风作用下桥梁等钝体结构的风荷载分布提供参考。

关键词

稳态雷暴冲击风 / 矩形梁 / 风场特性 / 风压系数 / 气动力