专利名称：组合型桥梁风屏障的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种组合型桥梁风屏障。
背景技术：
大跨度桥梁，特别是跨海的千米及千米以上大跨度桥梁受风荷载的影响较大，较大的风荷载对桥上行车及桥梁结构安全都是一种威胁。利用安装在桥梁上的风屏障，调整桥梁气动特性，改善桥上行车条件，提高桥梁结构的抗风能力。常规桥梁的风屏障通常为平板型或板条型。为减小风荷载对桥梁结构的影响，常规平板型风屏障开有不同形状的透风孔，常规板条型风屏障上各板条间留有一定间距。在危及桥梁安全的风荷载作用下，常规风屏障可平卧于桥梁表面，降低桥梁风阻，提高桥梁结构的抗风能力。工程实例表明，常规风屏障对中、小跨度的桥梁是有效且安全的。随着桥梁跨度的加大，加上近海区域气流变化剧烈，常规风屏障存在明显的局限性。对于大跨度桥梁，特别是千米及千米以上的大跨度桥梁，有必要利用空气动力学原理，开发研制出能有效改善桥上行车条件、风阻较低，透风率变换简便的新型风屏障，在改善桥上行车条件的同时，降低风屏障的风阻，提高桥梁结构的抗风能力。随着桥梁技术的进步，桥梁的跨越能力不断提高，可建桥区域不断扩展，桥梁气动稳定问题日显突出。为提高桥梁结构的抗风能力，保证结构安全，满足行车安全要求，利用空气动力学原理，开发研制出能有效改善桥上行车条件、风阻较低，透风率变换简便的新型风屏障。在改善桥上行车条件的同时，降低风屏障的风阻，提高桥梁结构的抗风能力，透风率变换简便的新型风屏障，应对桥址区复杂多变的气流变化。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种能有效改善桥上行车条件、风阻较低，透风率变换简便的组合型桥梁风屏障。本发明的目的的实现方式为，组合型桥梁风屏障，由若干基本单元的组合型桥梁风屏障构成，每一单元的组合型桥梁风屏障的风屏障支架由边立柱、中立柱及中间的上横梁、中横梁和下横梁构成；在两横梁之间，布置有多行风屏障板；在两立柱之间，布置有若干列风屏障板。本发明有以下优点I、可允许部分气流通过风屏障板，利用过流截面尺寸逐步扩大的构造措施，减少气流对行车的影响；2、I型风屏障板利用小尺寸的三棱条构成细密挡风格栅，使气流通过后，流速降低明显，流场均匀，气动阻力下降。3、利用多层布置的I型风屏障板，灵活调整风屏障的透风率，以保障行车与桥梁安全。4、I型风屏障板一方面起风屏障的作用，另一方面能起到防眩板的作用。
图I为本发明的横桥向布置示意图，
图2为本发明的基本单元正立面图，
图3a、b为本发明的边、中立柱横断面图，
图4a、b、c为本发明的上、中、下横梁横断面图，
图5为I型风屏障板正立面图，
图6为I型风屏障板横断面图，
图7为II型风屏障板正立面图，
图8为II型风屏障板横断面图，
图9为多层I型风屏障板组合正立面图，
图10为多层I型风屏障板组合A-A断面图，
图11为多层I型风屏障板组合B-B断面图，
图12为多层I型风屏障板组合C-C断面图，
图13为布置在中央分隔带上的多层I型风屏障板组合正立面图，
图14为布置在中央分隔带上的多层I型风屏障板组合D-D断面图，
图15为布置在中央分隔带上的多层I型风屏障板组合E-E断面图，
图16为布置在中央分隔带上的多层I型风屏障板组合F-F断面图，
图17为布置在中央分隔带上的多层I型风屏障板组合G-G断面图，
图18-25为仿真计算方案图，
图26-33为各仿真计算方案风剖面图。
具体实施例方式参照图I、图2，由若干基本单元的组合型桥梁风屏障I构成，每一单元的组合型桥梁风屏障I的风屏障支架由边立柱2或中立柱3、中立柱3及中间的上横梁4、中横梁5和下横梁6构成。在两横梁之间，布置有多行风屏障板7 ;在两立柱之间，布置有若干列风屏障板7。立柱和横梁的材料宜用高强、轻质的金属材料，减轻结构自重。边立柱2、中立柱3、上横梁4、中横梁5和下横梁6的横截面为多槽截面，风屏障板 7布置在槽中。图2即为有两行三列风屏障板7的基本单元。立柱和横梁的横断面均采用多槽型式。图3a、b即为有四槽的边立柱2、中立柱3 的横断面图，图4a、b、c即为有四槽的上横梁4、中横梁5和下横梁6的横断面图。风屏障板7有I型风屏障板8和II型风屏障板11两种构造型式。参照图5、图6，I型风屏障板8的矩形边框9间有数条三棱条10。根据I型风屏障板8布置高度的不同，三棱条10的截面型式为等边三角形、等腰三角形、直角三角形或钝角三角形。三棱条10的间距根据桥址区气象条件及桥梁受力条件，按照不同透风率的要求确定。利用小尺寸三棱条10构成细密挡风格栅，使气流通过I型风屏障板8后，流速降低明显，流场均匀。以适当间距布置多层三棱条10间距不同的I型风屏障板8，使气流通过风屏障后，流场更加均匀，气动阻力下降。为适应不同时间段风场条件的变化，本发明利用如图9、10、11及图12所示的多层布置的I型风屏障板8，灵活调整风屏障的透风率，以保障行车与桥梁安全。参照图7、图8，11型风屏障板11由有一定厚度的矩形平板制成，板上开有通透的过风孔，迎风面过风孔面积小于背风面过风孔面积。过风孔截面为圆形、椭圆或矩形等几何形状，按行列式或梅花形布置。其间距根据桥址区气象条件及桥梁受力条件，按照不同透风率的要求确定。II型风屏障板11宜选用高强、轻质透明的材料制造，减轻结构自重，增加通透感。利用迎风面过风孔面积小于背风面过风孔面积的措施，使气流通过II型风屏障板11后，流速降低，流场较均匀，气动阻力下降。参照图I、13、14、15、16及图17，当车行道较宽时，为改善行车条件，可将组合型桥梁风屏障I布置在中央分隔带内。布置在中央分隔带内的组合型桥梁风屏障I的I型风屏障板8的三棱条10竖向布置。考虑到两侧进风的情况，三棱条10间距相同的I型风屏障板8宜对称布置，见图13、图17。I型风屏障板8—方面起到风屏障的作用，另一方面能起到防眩板的作用。参照图1，组合型桥梁风屏障I可沿桥梁纵向布置在车行道的外侧；必要时，也可布置在中央分隔带中间。为不额外增加桥梁宽度，组合型桥梁风屏障I可安装在金属梁柱式护栏的立柱之间；也可安装在钢筋混凝土墙式护栏的顶部，此时，可在混凝土墙式护栏上开与II型风屏障板11相似的通透过风孔。在数字仿真计算中，按照不同类型的风屏障板及其不同组合，进行了八个方案的数值仿真计算。各计算方案的分析模型见图18、19、20、21、22、23、24和图25，图中箭头方向为气流方向。其中图18为计算方案一在行车道面12上安常规板条风屏障13 ；图19为计算方案二 在行车道面12上安单层I型风屏障板8 ；图20为计算方案三在行车道面12上安双层I型风屏障板8、两层I型风屏障板 8的三棱条10的间距不同；图21为计算方案四在行车道面12上安双层I型风屏障板8、两层I型风屏障板的三棱条10的间距不同，且两层间保持有一定距离图22为计算方案五在行车道面12上安双层I型风屏障板8、各层I型风屏障板的三棱条10的间距相同图23为计算方案六在行车道面12上安四层I型风屏障板8、各层I型风屏障板的三棱条10的间距两两相同，且各组间保持有一定距离图24为计算方案七在行车道面12上安两层I型风屏障板8、两层I型风屏障板的三棱条10的间距不同，上部三棱条的截面型式采用直角三角形；图25为计算方案八在行车道面12上安单层II型风屏障板11。据图18、19、20、21、22、23、24和图25的条件进行数值仿真计算时，按风屏障距第一条行车道外边线2. 50m，各行车道宽度均为3. 75m考虑。各行车道外侧处风剖面图，详见图26、27、28、29、30、31、32和图33。图中横坐标V为风速，单位m/s ;竖坐标H为距行车道面的高度，单位m ;曲线14、15、16、17分别为距声屏障13. 75m、10. 00m、6. 25m、2. 5m处，随距行车道面高度变化所对应的风速曲线。在来流风速V = 30m/s,全高3m的条件下,风屏障效应的具体分析结果见下表。
权利要求
1.组合型桥梁风屏障，其特征在于由若干基本单元的组合型桥梁风屏障构成，每一单元的组合型桥梁风屏障的风屏障支架由边立柱或中立柱、中立柱及中间的上横梁、中横梁和下横梁构成；在两横梁之间，布置有多行风屏障板；在两立柱之间，布置有若干列风屏障板。
2.根据权利要求I所述的组合型桥梁风屏障，其特征在于风屏障板(7)有I型风屏障板⑶和II型风屏障板(11)两种构造型式。
3.根据权利要求2所述的组合型桥梁风屏障，其特征在于I型风屏障板(8)的矩形边框(9)间有数条三棱条(10)。
4.根据权利要求3所述的组合型桥梁风屏障，其特征在于I型风屏障板(8)的三棱条 (10)截面型式为等边三角形、等腰三角形、直角三角形或钝角三角形。
5.根据权利要求I所述的组合型桥梁风屏障，其特征在于II型风屏障板(11)由有一定厚度的矩形平板制成，板上开有通透的过风孔，迎风面过风孔面积小于背风面过风孔面积，过风孔截面面积随板厚变化。
6.根据权利要求5所述的组合型桥梁风屏障，其特征在于过风孔截面为圆形、椭圆或矩形，过风孔按行列式或梅花形布置。
7.根据权利要求I所述的组合型桥梁风屏障，其特征在于边立柱、中立柱、上横梁、中横梁和下横梁的内截面为多槽截面，风屏障板(7)布置在槽中。
全文摘要
本发明涉及一种组合型桥梁风屏障，由若干基本单元的组合型桥梁风屏障构成，每一单元的组合型桥梁风屏障的风屏障支架由边立柱或中立柱、中立柱及中间的上横梁、中横梁和下横梁构成；在两横梁之间，布置有多行风屏障板；在两立柱之间，布置有若干列风屏障板。采用本发明，可允许部分气流通过风屏障板，利用过流截面尺寸逐步扩大的构造措施，减少气流对行车的影响；I型风屏障板利用三棱条构成挡风格栅，降低气流流速和气动阻力；II型风屏障板11利用过风孔，降低气流流速和气动阻力。利用多层布置的风屏障板，灵活调整风屏障的透风率，以保障行车与桥梁安全；I型风屏障板一方面起风屏障的作用，另一方面能起到防眩板的作用。
文档编号E01F7/06GK102587269SQ20121002819
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月9日 优先权日2012年2月9日
发明者刘俊峰, 刘锐, 宁伯伟, 梅新咏, 潘晓民, 胡勇, 詹昊, 高宗余, 黄燕庆 申请人:中铁大桥勘测设计院集团有限公司