龙卷风作用下高速铁路全封闭声屏障风荷载特性研究

摘要

高速铁路全封闭声屏障作为典型的长距离线状风敏感结构，其遭遇龙卷风袭击的几率较大。为深入理解龙卷风作用下结构的风荷载特性，以深茂铁路某2 km全封闭声屏障为工程背景，基于Ward型龙卷风模拟器原理建立龙卷风场模型，分析龙卷风距离声屏障中心不同距离r、龙卷风不同移动角度路径和不同地面植被覆盖面积比η下全封闭声屏障结构风荷载特性。结果表明，龙卷风作用下，全封闭声屏障表面风荷载以风压力为主，0°移动路径下、η=0时，结构表面风压整体较大，在r=0处结构表面出现最大负风压系数-1.13,阻力系数C_Fx和升力系数C_Fz出现最不利值，分别为0.27和-0.49;在r/R_m=1（R_m为龙卷风场涡核半径）处结构表面出现最大正风压系数2.91,力矩系数C_My及C_Mz出现不利值，分别为0.44和0.39;全封闭声屏障进行抗龙卷风设计时需要考虑断面的环向压差，建议在结构迎风侧、背风侧和顶部分别取最大正风压极值的60%、40%和最大负风压极值的70%进行组合。

关键词

龙卷风荷载 / 全封闭声屏障 / 风压分布 / 风力系数 / 体型系数