大气边界层风环境风洞试验的研究.pdfVIP

第十届全国结构风工程学术会议论文集 大气边界层风环境风洞试验研究 葛耀君庞加斌陆烨 o0092) (同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海，2 摘要；本文以上海鲁班路黄浦扛大桥一卢浦丈桥桥位风环境研究为背景，采用1：500几何缩 尺比桥位地形，在同济大学土未工程防灾国家重点实验室TJ一3边界层风洞中进行了风环境 试验，着重试验研究了平均风速剖面、脉动风紊流强度剖面、脉动风阵风因子、脉动风功率 谱密度等项主要边界层风环境指标，为卢浦大桥风洞试验研究确定了风场特性。 关键词走气边界层、地形模型、风环境、风洞试验、卢浦大桥 一、前言 风是空气相对于地球表面的流动，主要是由太阳辐射热对地表面大气层的不均匀加温 所引起的。风对结构物的作用一般可以从两方面进行研究，第一方面主要研究不同方向来 流对结构的影响或引起的响应：第二方面的研究主要针对结构物周围的风环境情况，传统 的方法是借助邻近地区气象台站的风速统计资料和经验方法推算结构物所在地的风环境， 但是由于天然地形和地理位置等方面的原因，特别是城市中人工建筑物的复杂性，采用大 气边界层风洞试验方法来确定结构物所在地的风环境情况已经成为可能ll删。国外从九十 年代起开始对一些重要结构物进行了地形模型风环境风洞试验，例如丹麦大海带桥、日本 明石海峡大桥、香港青马大桥、美国纽约帝国大厦、马来西亚吉隆坡双峰塔等等。 随着上海城市建设的发展，上海鲁班路黄浦江大桥一卢浦大桥桥位处于市区建筑物较 密集地区，为了准确描述桥位附近建筑物的风环境影响，参照目前国际上最先进的方法， 采用桥位地形模型风洞试验来确定出各个风向的风环境特性参数。本文主要介绍在同济大 学土木工程防灾国家重点实验室TJ—-3风洞中首次进行的地形模型大气边界层风环境风洞 试验研究。 二、桥位地形模型 上海鲁班路黄浦江大桥一卢浦大桥桥位处于市区建筑物较密集地区，特别是浦西内环 线两侧高层建筑已经初具规模，参照目前国际上太跨度桥梁风环境研究的先进方法，桥位 地形模型设计制作如下： 桥位地形范围：以桥轴线主桥跨中为圆心，半径R。=1100m(IO倍桥高^。=lOOm)。 几何缩尺比例：l：500 模型地形尺寸：以桥轴线主桥跨中为圆心，半径月。-2．2m(10倍桥高^。=2m)。 模型模拟内容：黄浦江及支流水平面和两岸江堤，由高密度底板覆塑面层制成： 高架道路、地面道路和住宅区小路，由电脑雕刻ABS扳制成： 建筑物周围空地和草坪，由ABs板切割而成； 六层以下建筑为块体模型，由ABS扳粘结而成： 六层以上建筑为主体模型，由ABS板经电脑雅刻加工而成。 三、1：500边界层流场 桥位风环境风洞试验是在同济大学土木工程防灾国家重点实验室TJ-3边界层风洞中 进行的。 1．TJq边界层风洞 TJ一3边界层风洞试验段宽15m，高2m，长14m，是目前国内最大的边界层风洞，并 且在世界各国同类风洞中排名第二。风洞内气流由7个直流电机产生，空风洞试验风速范 6m，s，均匀流场中平均风速不均匀性小于1．5％，紊流强度小于1％。 围为ln以至17 ———— € 苎±星全曼堕塑墨三堡兰查垒坚堕苎叁 2．主要试验设备 桥位风环境风洞试验主要设备包括三个方面，即桥位模型安装圆盘，边界层流场发生 器和试验风速传感器。 (1)桥位模型安装圆盘 模型安装圆盘直径4．8m，由硬木加工面成，可以绕圆心作3600旋转。 (2)边界层流场发生器 模拟边界层流场采用国内外常用的尖塔+粗糙元被动紊流发生方法。其中尖塔高度为 1．2m，间距为O．55m，共有26个．并按