什么是橋梁風(fēng)洞試驗(yàn)？

風(fēng)災(zāi)是最常見、最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，風(fēng)對人類的危害，有相當(dāng)一部分是通過對結(jié)構(gòu)物的破壞而產(chǎn)生的，大量研究表明，跨度結(jié)構(gòu)、高聳結(jié)構(gòu)和超高層建筑都是典型的風(fēng)敏感結(jié)構(gòu)，風(fēng)力的影響是控制其設(shè)計(jì)的最主要的因素，必須給予足夠的重視，并進(jìn)行充分的研究。由此看來，對于大型橋梁也必須進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)。風(fēng)洞就是用來研究空氣動(dòng)力學(xué)的一種大型試驗(yàn)設(shè)施。

風(fēng)洞其實(shí)不是個(gè)洞,而是一條大型隧道或管道,里面有一個(gè)巨型扇葉,能產(chǎn)生一股強(qiáng)勁氣流。在風(fēng)洞中安置橋梁模型,研究氣體流動(dòng)及其與模型的相互作用,以了解實(shí)際橋梁的空氣動(dòng)力學(xué)特性的一種空氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)方法。

橋梁風(fēng)洞試驗(yàn)，在試驗(yàn)室專設(shè)風(fēng)洞中進(jìn)行的檢驗(yàn)橋梁整體結(jié)構(gòu)或局部構(gòu)件在風(fēng)載荷作用下的受力情況、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)響應(yīng)的橋梁整體或部分模型的試驗(yàn)。風(fēng)洞是能產(chǎn)生特定人工氣流的管道,按結(jié)構(gòu)形式,分直流式風(fēng)洞、回流式風(fēng)洞(又分單回流式和雙回流式)。為檢測橋梁抗風(fēng)性能的主要手段。主要用于大跨度柔性懸吊結(jié)構(gòu)橋梁,如懸索橋和斜拉橋的抗風(fēng)設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)。

風(fēng)洞試驗(yàn)項(xiàng)目及抗風(fēng)研究內(nèi)容

在土木領(lǐng)域，風(fēng)洞的研究對象主要為大跨度橋梁和高層建筑。 在這里主要介紹一下橋梁的抗風(fēng)。

風(fēng)洞的種類很多，包括低風(fēng)速風(fēng)洞、高風(fēng)速風(fēng)洞、超風(fēng)速風(fēng)洞、低密度風(fēng)洞等。 不同的風(fēng)洞適用于不同的研究對象。 在土木領(lǐng)域，風(fēng)洞多為低風(fēng)速風(fēng)洞。

橋梁中的風(fēng)洞試驗(yàn)大致可分為分為節(jié)段試驗(yàn)和全橋氣彈試驗(yàn)，有時(shí)候?yàn)榱搜芯繕蛑穮^(qū)的風(fēng)場，也會(huì)做橋址區(qū)的地形試驗(yàn)。

節(jié)段試驗(yàn)采用橋梁主梁的某個(gè)節(jié)段作為試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，并不要求制作全橋模型，因此對風(fēng)洞截面大小的要求要小一些。

全橋氣彈模型則需要截面較大的風(fēng)洞。 大跨度橋梁跨徑小則幾百米，大則將近兩千米（加上邊跨），按照1： 100縮尺，風(fēng)洞的寬度至少也要十多米。 如果采用更小的縮尺比，那么模型的很多細(xì)部構(gòu)件將無法真實(shí)模擬（例如欄桿、檢修車軌道等），試驗(yàn)的精準(zhǔn)度將大打折扣。

無論是節(jié)段模型試驗(yàn)還是全橋模型試驗(yàn)，試驗(yàn)的三個(gè)基本內(nèi)容為三分力系數(shù)測試、顫振試驗(yàn)和渦振試驗(yàn)。

一座大跨度橋梁，若位于沿海，面臨著臺(tái)風(fēng)的威脅，若位于深山峽谷，則面臨著峽谷風(fēng)的威脅。 不要小瞧風(fēng)的威力，由于大跨度懸索橋這類橋梁偏柔，風(fēng)對橋梁的影響往往是最關(guān)鍵的，甚至是決定性的。

為了確保橋梁的穩(wěn)定性和安全性，橋梁風(fēng)洞試驗(yàn)被用于評估橋梁在風(fēng)力作用下的表現(xiàn)。做抗風(fēng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，要根據(jù)風(fēng)洞模型試驗(yàn)，考察橋梁的特性，取得一些必要參數(shù)，為設(shè)計(jì)工程師提供依據(jù)，因而風(fēng)洞試驗(yàn)是很重要的方面。

首先，橋梁風(fēng)洞試驗(yàn)旨在評估橋梁的抗風(fēng)能力。通過模擬不同風(fēng)速和風(fēng)向條件下的風(fēng)壓分布和結(jié)構(gòu)響應(yīng)，設(shè)計(jì)師可以了解橋梁在面對不同風(fēng)場環(huán)境時(shí)的表現(xiàn)。這有助于確保橋梁在強(qiáng)風(fēng)情況下不會(huì)產(chǎn)生過大的變形或振動(dòng)，從而保證橋梁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性。

其次，橋梁風(fēng)洞試驗(yàn)有助于評估橋梁的氣動(dòng)穩(wěn)定性。通過模擬不同風(fēng)向和側(cè)風(fēng)角度，設(shè)計(jì)師可以研究橋梁在不同氣動(dòng)參數(shù)下的穩(wěn)定性。這有助于設(shè)計(jì)師優(yōu)化橋梁的氣動(dòng)設(shè)計(jì)，減小風(fēng)阻和風(fēng)壓，降低橋梁發(fā)生傾覆和顫振的風(fēng)險(xiǎn)。

此外，橋梁風(fēng)洞試驗(yàn)還可以評估橋面通行安全性。通過模擬車輛通過橋梁時(shí)的風(fēng)力情況，設(shè)計(jì)師可以研究橋面通行安全性，包括車輛穩(wěn)定性和駕駛員的操控能力。這有助于確保橋梁在風(fēng)力作用下對車輛和乘員的安全無虞。

北京易盛泰和可以根據(jù)用戶需求研發(fā)風(fēng)洞設(shè)備，該設(shè)備是依據(jù)運(yùn)動(dòng)的相似性原理,將被試驗(yàn)對象(飛機(jī)、大型 建筑、結(jié)構(gòu)等)制作成模型或直接放置于風(fēng)洞管道內(nèi),通過驅(qū)動(dòng)裝置 使風(fēng)道產(chǎn)生一股人工可控制的氣流,模擬試驗(yàn)對象在氣流作用下的性 態(tài),進(jìn)而獲得相關(guān)參數(shù),以確定試驗(yàn)對象的穩(wěn)定性、安全性等性能。