Study on Stability of Vehicles on Bridges under Strong Winds by Numerical Simulation

强风作用下桥梁车辆稳定性数值模拟研究

• 批准号: 20K04659
• 负责人: 金 惠英
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: National Institute of Occupational Safety and Health,Japan (2022)Tokyo University of Science (2020-2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K04659/
• 关键词: 横風; 橋梁; 変断面; 防風柵; 車両安全性; 車両横転; 数値流体解析; 風洞実験; 車両安定解析; 橋梁上車両; 車両圧力測定; 橋梁上車両安定性; 横転; 数値解析

周囲に風を阻害する物がない橋梁上において，横風は車両の安全な走行を妨げる大きな要因であり，横滑りや横転事故に繋がる可能性がある。特に橋桁の高さが変わる変断面桁部において急激な風速変動が見られる事が既往研究で分かっている。そこで，本研究では，変断面桁上の横風特性を，風洞実験により明らかにし，急激に横風が変化する箇所を確認することで効果的な遮風対策につなげることを目的とする。本実験では，熱線風速計を用いて変断面桁上の風速を測定し，その結果を，橋梁上の風速と流入風の風速の比である風速比で整理する。風速比が1を超えると風が加速され危険であり，風速比が1の高さを剥離したせん断流の高さだと考える。本実験では，平均値，最大値（実スケールの3s間の移動平均値），標準偏差の3つからコンター図を作成し，考察する。なお，風速によるレイノルズ数の影響を調べるため，本実験の前に5m/s（レイノルズ数6610）と9m/s（レイノルズ数11900）で実験を行い，レイノルズ数影響がないことを確認した。風洞実験は，横浜国立大学が有する風洞施設(1.8m×1.8mの測定断面を持つ回流型風洞)にて行なった。本研究で対象とする橋梁は桁高が変化する変断面桁を持つ鋼床版箱桁橋である。今回は図2のような変断面桁の一つのスパンを考え縮尺1/300で模型化し風洞実験に用いた。模型は木材と厚紙を用いて作成した。対象とする変断面桁の模型の寸法を図2に示す。また，風上側の車線を車線1，風下側の車線を車線4とする。

在没有周围区域可阻止风的桥梁上，交叉风是阻碍车辆安全驾驶的主要因素，并可能导致侧滑和滚动事故。先前的研究表明，在可变的横截面梁中特别观察到突然的风速波动，其中桥梁的高度发生变化。因此，这项研究旨在通过风洞实验阐明可变横截面的横向特征，并通过检查跨风变化的区域来迅速变化，为风屏蔽提供有效的对策。在此实验中，使用热线速度计测量了可变横截面的风速，并使用风速比进行了结果，这是桥上风速和流入风的比率。如果风速比超过1，则风速会加速并且很危险，被认为是剪切流的高度，高度与风速比相距1。在本实验中，使用三个元素创建并考虑了轮廓图：平均值，最大值（实际尺度上的3s之间的移动平均值）和标准偏差。为了研究由于风速而导致的雷诺数的影响，我们在此实验之前以5m/s（Reynolds的6610）和9m/s（雷诺数为11900）进行了实验，并确认对Reynolds的数量没有影响。风洞实验是在风洞设施（循环风洞，尺寸为1.8m x 1.8m）进行的。在这项研究中要针对的桥梁是钢板平板箱梁桥，带有变化的横截面梁，高度不同。这次，我们考虑了可变横截面的一个跨度，如图2所示，并以1/300的比例对其进行了建模，并将其用于风洞实验。该模型是使用木头和纸板制成的。目标变量横截面的模型的尺寸如图2所示。此外，上风车道是泳道1和下风4。

项目成果

Study on aerodynamic forces acting on various vehicles on a box girder bridge under strong winds

强风作用下箱梁桥上各类车辆的气动力研究

• DOI: 10.11532/structcivil.68a.263
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Structural Engineering, A
• 作者: 山口 拓巳;金 惠英;木村 吉郎;勝地 弘;藤野 陽三
• 通讯作者: 藤野 陽三

強風時における箱桁橋梁部での車両に作用する空気力に関する風洞実験

强风作用下箱梁桥车辆气动力风洞试验

• 发表时间: 2021
• 作者: 山口 拓巳;金 惠英;木村 吉郎;勝地 弘
• 通讯作者: 勝地 弘

強風時の箱桁橋梁部上の各種車両に作用する空気力に関する研究

强风作用下箱梁桥上各类车辆的气动力研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Michihiro Ohori;Hirotoshi Uebayashi;Kunikazu Yoshida;岩井 翔，阿部和久，紅露一寛;岩崎 圭音，及川 大輔，新谷 駿元，後藤 文彦，青木 由香利;磯雅人，小川敦久;及川 大輔，後藤 文彦，野田 龍，青木 由香利;小川敦久，磯雅人;金惠英;阿部和久，新井優介，紅露一寛;及川大輔，後藤文彦，野田龍， 青木由香利;磯雅人，小川敦久;金 惠英
• 通讯作者: 金 惠英

変断面箱桁橋梁上における横風特性の分析

变截面箱梁桥侧风特性分析

• 发表时间: 2023
• 期刊: 日本風工学会誌
• 作者: 金 惠英;村田 龍平;金子 玲衣;木村 吉郎;勝地 弘
• 通讯作者: 勝地 弘