風環(huán)境下山區(qū)高速公路橋隧連接段行車安全影響研究.pdf

1、隨著城市間聯(lián)系的不斷加強、高速公路的不斷建設和國家經濟可持續(xù)發(fā)展的需要，高速公路正逐步向山嶺和重丘地區(qū)發(fā)展。然而隨著我國高速公路的不斷發(fā)展，其行車安全問題也日益突出。此外，橋隧密布、橋隧相連的情況對山區(qū)高速公路的交通安全保障也提出了新的挑戰(zhàn)。在惡劣氣象條件及特殊地理環(huán)境下，高速公路上發(fā)生交通事故的幾率大，同時惡劣氣象條件對于事故救援和交通安全管制工作也十分不利。但現(xiàn)階段關于山區(qū)高速公路的研究多集中在對安全問題的闡述及事故原因的定性分析上

2、，對惡劣天氣方面的影響主要集中在對雨、雪、霧等不利天氣的研究，缺少風對于行車安全的影響研究。汽車在山區(qū)高速公路橋隧連接段上行駛時，受風影響較大。當風流經峽谷，會加快流速，同時由于地表的影響，會產生較大的脈動風，平均風夾帶著脈動風流動。特別是汽車高速行駛時，在大風作用下的氣動側向力將引起車輪側偏和非穩(wěn)態(tài)轉向，因此峽谷風對行車安全有重要的影響。目前國內外尚缺乏這方面的系統(tǒng)研究，本文試圖從橋隧連接段上風特性揭示出對行車安全研究的機理。

3、　　為研究山區(qū)路段峽谷風對橋隧連接段上行車安全的影響，本文選用數(shù)值模擬方法對該問題進行計算，利用三維粘性非定常不可壓縮N-S方程、k-?湍流模型，采用有限體積法建立了峽谷風作用下橋隧連接段周圍空氣流場的數(shù)值計算模型，基于風工程有關理論分析了橋隧連接段上的風特性。在沒有車輛行駛時的峽谷風作用下，分析了線路—環(huán)境雙重作用下基礎風環(huán)境的流場分布，并且以橋隧連接段為研究對象，試圖模擬出其風速變化，為交通安全可行性研究奠定數(shù)據基礎。同時提出了橋隧

4、連接段上空等效風速和側風效應系數(shù)概念，合理地反映橋面上空的風特性，定量地比較橋隧連接段上風速沿高度和距橋梁中央位置水平距離的不規(guī)則變化。
　　應用汽車外流場數(shù)值模擬的方法，將行駛在山區(qū)高速公路橋隧連接段上的汽車作為研究對象。在假設和簡化的基礎上，利用 GAMBIT軟件建立用于數(shù)值模擬的三維汽車模型，采用動網格技術和C++編程，根據山區(qū)高速公路限速選取適當汽車速度，仿真模擬車輛位于這樣的風場環(huán)境中，相關影響指標及汽車外流場壓力分布的

5、變化情況，定量研究汽車在運動狀態(tài)下氣動力系數(shù)，直觀的認識流場各處壓力分布，分離和渦流的產生及發(fā)展。
　　采用較常使用的混凝土護欄，考慮最不利因素的影響，獲得了護欄對橋面風環(huán)境影響的基本規(guī)律。借鑒大跨度橋梁連續(xù)風障的設置，針對山區(qū)高速公路橋隧連接段其中間風速高，兩邊風速低的特點，考慮不同尺寸、孔隙率及起止長度，設計適合山區(qū)高速公路特點的漸變風障。提出了不同的風障類型，選取減速的作用程度和湍流強度作為評比指標，定量分析其減速效果，確定

6、出最適合山區(qū)高速公路橋隧連接段風環(huán)境的漸變風障。利用動網格技術仿真模擬漸變風障對車輛氣動穩(wěn)定性及車身周圍處壓力的影響。
　　利用風洞試驗、西漢高速公路現(xiàn)場實測及實驗樣本數(shù)據建立山區(qū)高速公路橋隧連接段行車安全模型實例分析。利用模糊理論評價法建立山區(qū)高速公路橋隧連接段行車安全改進對比性分析，全面闡述了橋隧連接段影響機動車行車安全的因素，采用層次分析法（AHP）將影響機動車行車安全的因素分為兩層，結合層次分析法（AHP）和人工神經網絡法