風(fēng)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(qiáng)、高速公路的不斷建設(shè)和國家經(jīng)濟(jì)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(guān)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(fēng)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(fēng)影響較大。當(dāng)風(fēng)流經(jīng)峽谷，會加快流速，同時由于地表的影響，會產(chǎn)生較大的脈動風(fēng)，平均風(fēng)夾帶著脈動風(fēng)流動。特別是汽車高速行駛時，在大風(fēng)作用下的氣動側(cè)向力將引起車輪側(cè)偏和非穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向，因此峽谷風(fēng)對行車安全有重要的影響。目前國內(nèi)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(fēng)特性揭示出對行車安全研究的機(jī)理。

3、　　為研究山區(qū)路段峽谷風(fēng)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(jìn)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(fēng)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(fēng)工程有關(guān)理論分析了橋隧連接段上的風(fēng)特性。在沒有車輛行駛時的峽谷風(fēng)作用下，分析了線路—環(huán)境雙重作用下基礎(chǔ)風(fēng)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(fēng)速變化，為交通安全可行性研究奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。同時提出了橋隧

4、連接段上空等效風(fēng)速和側(cè)風(fēng)效應(yīng)系數(shù)概念，合理地反映橋面上空的風(fēng)特性，定量地比較橋隧連接段上風(fēng)速沿高度和距橋梁中央位置水平距離的不規(guī)則變化。
　　應(yīng)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(shè)和簡化的基礎(chǔ)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(wǎng)格技術(shù)和C++編程，根據(jù)山區(qū)高速公路限速選取適當(dāng)汽車速度，仿真模擬車輛位于這樣的風(fēng)場環(huán)境中，相關(guān)影響指標(biāo)及汽車外流場壓力分布的

5、變化情況，定量研究汽車在運(yùn)動狀態(tài)下氣動力系數(shù)，直觀的認(rèn)識流場各處壓力分布，分離和渦流的產(chǎn)生及發(fā)展。
　　采用較常使用的混凝土護(hù)欄，考慮最不利因素的影響，獲得了護(hù)欄對橋面風(fēng)環(huán)境影響的基本規(guī)律。借鑒大跨度橋梁連續(xù)風(fēng)障的設(shè)置，針對山區(qū)高速公路橋隧連接段其中間風(fēng)速高，兩邊風(fēng)速低的特點(diǎn)，考慮不同尺寸、孔隙率及起止長度，設(shè)計適合山區(qū)高速公路特點(diǎn)的漸變風(fēng)障。提出了不同的風(fēng)障類型，選取減速的作用程度和湍流強(qiáng)度作為評比指標(biāo)，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(fēng)環(huán)境的漸變風(fēng)障。利用動網(wǎng)格技術(shù)仿真模擬漸變風(fēng)障對車輛氣動穩(wěn)定性及車身周圍處壓力的影響。
　　利用風(fēng)洞試驗(yàn)、西漢高速公路現(xiàn)場實(shí)測及實(shí)驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)建立山區(qū)高速公路橋隧連接段行車安全模型實(shí)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(jìn)對比性分析，全面闡述了橋隧連接段影響機(jī)動車行車安全的因素，采用層次分析法（AHP）將影響機(jī)動車行車安全的因素分為兩層，結(jié)合層次分析法（AHP）和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法