一种大跨度桥梁抗风围护结构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113512933A(43)申请公布日2021.10.19(21)申请号202110530804.2(22)申请日2021.05.15(71)申请人石家庄铁道大学地址050043河北省石家庄市北二环东路17号(72)发明人陈铁胡晓娟(74)专利代理机构西安合创非凡知识产权代理事务所(普通合伙)61248代理人居延娟(51)Int.Cl.E01D19/00(2006.01)E01F7/02(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图4页(54)发明名称一种大跨度桥梁抗风围护结构(57)摘要本发明涉及屏障设计领域，具体涉及一种大跨度桥梁抗风围护结构，该抗风围护结构采用蜂巢体风屏障，通过流体动力学中的突扩回流和洞塞消能原理，使得风能得到有效耗散，从而降低风荷载对列车的动力效应。本发明改变原有风屏障不降低风能总影响，仅对风力作用在桥上或列车上的比例进行分配的现状。真正实现对风荷载能量的消散，采用蜂巢状结构，通过几乎100%的开孔率，降低风屏障对桥梁气动性能的影响；同时，六边形孔道通过流体动力学中的突扩回流和洞塞消能原理，使得风能得到有效耗散，从而降低风荷载对列车的动力效应。CN113512933ACN113512933A权利要求书1/1页1.一种大跨度桥梁抗风围护结构，其特征在于：该抗风围护结构采用蜂巢体风屏障。2.如权利要求1所述的一种大跨度桥梁抗风围护结构，其特征在于：通过流体动力学中的突扩回流和洞塞消能原理，使得风能得到有效耗散，从而降低风荷载对列车的动力效应。3.如权利要求1所述的一种大跨度桥梁抗风围护结构，其特征在于：该抗风围护结构采用正六边形的蜂巢体风屏障。4.如权利要求1所述的一种大跨度桥梁抗风围护结构，其特征在于：该抗风围护结构采用矩形的蜂巢体风屏障。5.如权利要求1所述的一种大跨度桥梁抗风围护结构，其特征在于：该抗风围护结构采用等边三角形的蜂巢体风屏障。2CN113512933A说明书1/3页一种大跨度桥梁抗风围护结构技术领域[0001]本发明涉及屏障设计领域，具体涉及一种大跨度桥梁抗风围护结构。背景技术[0002]建于大风区或强风区的桥梁，受到风力的激扰会产生强烈的振动，这不仅会影响到桥上运行列车的振动特性，桥梁自身增大的风荷载和由列车传递给桥梁的侧向力也使得桥梁受到的侧向力明显增大。当列车运行在桥上线路时，整个主梁所受到的风荷载不仅随着列车的运行而发生动态变化，列车质量沿桥跨的动态分布也会改变桥梁结构的振动特性。此外，风对结构产生作用的同时也受结构运动的影响。[0003]在某些特殊的风环境，如长大桥梁、隧道、路堤、丘陵及山区，列车的气动力不同于位于平地上，气流流经列车时流场明显变化，导致列车气动力显著变化，大大增加了运行列车脱轨和倾覆的可能性。[0004]为了确保强风场中列车在桥上的安全运营和乘车的舒适性，需要在桥梁上设置一定的挡风结构。在桥上设置的风屏障会对桥梁风场产生影响。风屏障能阻挡部分来流风，改变原有风场的流线分布，降低作用在列车上风荷载的影响。当列车驶过时，作用于列车上的风荷载与未设置风屏障时有明显区别，尤其是在列车的背风侧。[0005]评价风屏障性能的标准，应当考虑风屏障对车桥系统气动性能的综合影响。桥梁上的风屏障设计既要考虑其对列车的有利作用，又要考虑其对桥梁的不利作用，二者是相互影响的。[0006]目前，现有的屏障主要包括无孔式屏障和开孔式风屏障，其中，无孔式屏障采用无孔设计，可以视为风荷载全部作用于风屏障上，以此来减弱对背风面车辆侧面受到的风荷载的影响。该结构形式的主要不足为：对于受风荷载影响比较敏感的大跨度桥梁而言，风屏障不但改变了桥梁原有的气动外形，同时在强风所用下，原有应该作用于列车的激励，变为了对桥体的激励。对桥梁的启动稳定性产生明显的不利影响。[0007]同时，在列车进出风屏障时，产生的脉动气压不仅作用于风屏障结构，而且也作用于列车本身，对列车运行安全产生威胁。列车进出风屏障时引起车辆风荷载发生突变，所产生的脉动压力值一般远大于列车运行平稳后作用于车体的脉动压力值。容易出现由于风屏障的存在引起车体脉冲气动力突变导致的行车安全问题。[0008]开孔式风屏障基本采用局部开孔的设计，通过开孔率的调整，改变作用域桥身和车身的风荷载的比例，可以视为风荷载部分作用于风屏障上，局部减弱风荷载对风屏障背风面车身的影响。其风屏障透风率的变化对迎风工况下车辆动力响应的影响较大，这是由于列车处于桥梁迎风侧时所受风荷载较大。当风屏障透风率由10%增大至20%时，车辆的脱轨系数、轮重减载率和横向摇摆力基本无变化，而当风屏障透风率由30%增大至40%，车辆的脱轨系数、轮重减载率和横向摇摆力增幅较为明显。[0009]综上所述，目前的大跨