主梁断面差异对大跨桥上风屏障防风性能影响的风洞试验研究

主梁断面差异对大跨桥上风屏障防风性能影响的风洞试验研究 Wind tunnel investigation on effect of main girder cross section on performance of wind barrier installed in long-span bridge 1 first-author 1 2 corresp 邹云峰，博士，副教授，从事桥梁风工程研究；E-mail：yunfengzou@csu.edu.cn 邹云峰，博士，副教授，从事桥梁风工程研究；E-mail：yunfengzou@csu.edu.cn yunfengzou@csu.edu.cn 1 2 1 3 中南大学 土木工程学院，湖南 长沙，410075 中南大学 土木工程学院，湖南 长沙，410075 School of Civil Engineering, Central South University, Changsha 410075, China School of Civil Engineering, Central South University, Changsha 410075, China 轨道交通工程结构防灾减灾湖南省重点实验室，湖南 长沙，410075 轨道交通工程结构防灾减灾湖南省重点实验室，湖南 长沙，410075 Key Laboratory for Disaster Prevention and Mitigation of Rail Transit Engineering Structure of Hunan Province,Changsha 410075, China Key Laboratory for Disaster Prevention and Mitigation of Rail Transit Engineering Structure of Hunan Province,Changsha 410075, China 中铁第四勘察设计院集团有限公司桥梁设计研究院，湖北 武汉，430063 中铁第四勘察设计院集团有限公司桥梁设计研究院，湖北 武汉，430063 Bridge Engineering Research and Design Institute, China Railway Siyuan Survey and Design Group Co. Ltd., Wuhan 430063, China Bridge Engineering Research and Design Institute, China Railway Siyuan Survey and Design Group Co. Ltd., Wuhan 430063, China 陈灿华 风屏障防风性能受下部结构形式影响较大，为了分析大跨桥梁主桥与引桥主梁断面差异对风屏障防风性能的影响，以某一新建高铁线路的大跨斜拉桥的主桥与引桥为背景，通过风洞试验研究主桥与引桥上列车在不同线路、风屏障高度和透风率等工况下的气动力系数、表面风压系数。研究结果表明：当风屏障参数相同时，主梁断面差异会导致列车气动特性产生较大区别，其中背风侧列车受到的影响较大，且列车位于流线型主桥断面上时气动特性对风屏障参数的变化更敏感；在不同参数风屏障下，主梁断面差异对于列车气动力的影响主要体现在列车迎风面与顶部风压的变化；主梁断面差异对于背风侧列车的侧倾力矩系数影响最大，列车位于主桥断面上时的侧倾力矩系数受风屏障参数变化影响最显著；设计风屏障时，应根据主桥与引桥的主梁断面分别选择适合的参数，以减少主梁断面差异对列车行车舒适性带来不利影响。 The performance of wind barrier is greatly affected by the form of substructure. In order to study the effect of main girder difference between main span and approaching span on performance of wind barrier installed in long-span bridge, a long-span cable-stayed bridge of a new high-speed railway line was taken as the background. The aerodynamic coefficients, surface wind pressure and roll moment coefficients of trains in condition of different routes, wind barrier heights and porosities were studied by wind tunnel tests. The results show that when the wind barrier parameters are the same, the changing of the main girder section leads to the great difference of the aerodynamic characteristics of trains, especially for the leeward trains. The aerodynamic characteristics of trains on streamlined main girder are more sensitive to the variation of wind barrier parameters. The influence of the difference of girder section on the aerodynamic force of the train is mainly reflected in wind pressure on the windward side and the top area of the train. The difference of the main girder section has the greatest influence on the roll moment coefficient of trains on the leeward, and the change of wind barrier parameters has the most significant influence on the roll moment coefficient of trains on the main span. Wind barrier design should take both main span and approaching span into account to reduce the adverse effect for trains running safety and comfort. 高速铁路 车-桥系统 风屏障 气动特性 风洞试验 high speed railway train-bridge system wind barrier aerodynamic coefficients wind tunnel test 随着我国高速铁路网的日益密集，高铁线路常要穿越大风区域，在强侧风作用下，高速列车行车安全问题更加突出。目前，用于保障强风下列车行车安全的措施主要有3种：列车气动外形优化；强风监测与预警系统；在线路上加装风屏障。其中，风屏障作为一种经济、简单和有效的防风措施在全世界得到广泛应用 [ 1 1 - 3 3 1-3 ] ，如我国兰新线在铁路沿线设置风屏障以保障强风环境下列车的运行安全。风屏障的防风性能不仅与其自身形状有关，而且与其下部结构密切相关 [ 4 4 - 6 6 4-6 ] 。桥梁作为一种重要的结构形式，在我国高铁线路中占比超过50%，高铁线路上的风屏障大多都安装在桥梁上，桥上风屏障的防风性能会受到下部主梁断面形式的影响。向活跃 [ 7 7 ] 通过风洞试验研究了风屏障安装在高路堤、简支梁和平地时的防风性能，发现在风屏障相同、下部结构形式不同时，列车的气动特性差别较大，桥梁上列车的升阻比最大。ZHANG等 [ 8 8 ] 通过风洞试验分析了双箱梁和桁架梁在安装风屏障后轨道上的局部风场特性，发现轨道上的局部风场特性主要受主梁断面形式、风屏障高度和透风率的影响，风屏障的开孔形式产生的影响十分有限。KOZMAR等 [ 9 9 - 10 10 9-10 ] 为了确定高架桥上风屏障的最优形式，利用流场显示技术研究各种高度下透风率风屏障的局部风场特性，得到的结果与ZHANG等 [ 8 8 ] 的结果较一致，同样认为风屏障的防风性能由主梁断面形式、风屏障高度和透风率共同决定。REN等 [ 11 11 ] 对兰新线装有风屏障的箱型梁与槽型梁桥上列车气动特性开展风洞试验研究，发现不同主梁断面上的列车气动特性存在一定区别。周蕾等 [ 12 12 ] 通过数值模拟研究风屏障安装在流线型箱梁、半流线型箱梁与桁架梁时的流场特性，数值模拟结果显示流线型主梁的桥面流场特性受风屏障的影响要远比钝体主梁的大。以上研究表明主梁断面形式是决定风屏障防风性能的重要因素之一。在实际工程中，风屏障形式的确定主要考虑主桥断面，主桥与引桥常采用同一形式风屏障。然而，对于大跨度铁路桥梁来说，主桥与引桥主梁断面形式往往差异很大，引桥常为混凝土箱梁，主桥多为流线型箱梁或钢桁梁，因此，采用相同形式的风屏障产生的防风效果不相同。当列车通过大跨度桥梁时，风荷载在短时间内发生突然变化，对行车的安全性和舒适性产生不利影响 [ 13 13 - 14 14 13-14 ] 。为此，有必要研究主梁断面差异对风屏障防风性能的影响。本文作者以某一新建高铁线路的大跨斜拉桥为例，通过风洞试验研究主桥与引桥主梁断面差异对桥上风屏障防风性能带来的影响，以便为风屏障设计提供依据。 1 试验概况 1 1.1 　试验模型 2 风洞试验在中南大学高速铁路风洞高速试验段中进行。该试验段长为15 m，宽为3 m，高为 3 m，最高试验风速可达94 m/s。桥梁节段模型根据某一新建高铁线路大跨度斜拉桥的引桥与主桥主梁截面进行缩尺，列车节段模型选用CRH2型列车的中车截面。结合风洞试验段截面尺寸，车桥缩尺比确定为1꞉40，节段模型长度均为1.5 m。引桥截面为典型的混凝土箱梁，节段模型宽为 315 mm，高为180 mm(见 图1 图1 )。主桥断面为流线型箱梁，节段模型宽为436 mm，高为112 mm (见 图2 图2 )。列车模型宽为84.5 mm，高为87.5 mm(见 图3 图3 )。沿列车长度方向设置4个测压断面，每个测压断面布置30个测压点，测点编号如 图3 图3 所示。在试验过程中，列车测压采用电子压力扫描阀，采样频率为300 Hz，采样时长为30 s。 数据单位：mm。 数据单位：mm。 1.2 　试验工况 2 为分析风屏障高度和透风率对引桥和主桥上列车气动特性的影响，选用格栅式风屏障(见 图4 图4 )进行研究，选取的风屏障透风率为30%，实际高度 H 分别为2.0、2.5、3.0和3.5 m，并以高为3.0 m的风屏障研究透风率分别为20%、30%、40%和50%的影响。选取单车迎风与单车背风2种典型的车桥进行研究，来流是风向角为90°的横风，试验风攻角均为0°，风速为15 m/s，试验工况如 表1 表1 所示。 (a) 主桥；(b) 引桥 1.3 　数据处理 2 列车的表面风压采用风压系数来表示： <math display="block" id="M1"><msub><mrow><mi>C</mi></mrow><mrow><mi>P</mi><mi>i</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">(</mo><mi>t</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mrow><mi>P</mi></mrow><mrow><mi>i</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">(</mo><mi>t</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mrow><mfrac><mrow><mn mathvariant="normal">1</mn></mrow><mrow><mn mathvariant="normal">2</mn></mrow></mfrac><mi>ρ</mi><msup><mrow><mi>U</mi></mrow><mrow><mn mathvariant="normal">2</mn></mrow></msup></mrow></mfrac></math> http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=43679145&type= http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=43679143&type= 22.86000061 11.93799973 列车位置 列车位置示意 主梁断面 风屏障高度/m 透风率/% 单车迎风 http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=43679197&type= http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=43679201&type= http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=43679199&type= 54.70000076 19.93333435 3.351 2 引桥( 图1 图1 )和主桥( 图2 图2 ) 2 2.0、2.5、 3.0和3.5 2 20、30、 40和50 单车背风 http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=43679233&type= http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=43679223&type= http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=43679221&type= 54.70000076 19.83333397 3.351 式中： C Pi ( t )为列车表面第 i 个测压点的风压系数时程； P i ( t )为列车表面第 i 个测压点的风压时程； <math id="M2"><mi>ρ</mi></math> http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=43679153&type= http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=43679151&type= 2.03200006 3.38666677 为空气密度，取为1.225 kg/m 3 ； U 为平均风速。 列车上的静风荷载采用体轴坐标系下的三分力描述，如 图5 图5 所示。在相应的体轴坐标系下，列车三分力系数定义如下： <math display="block" id="M3"><mfenced open="{" close="" separators="|"><mrow><mtable><mtr><mtd><msub><mrow><mi>C</mi></mrow><mrow><mi mathvariant="normal">H</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mrow><mi>F</mi></mrow><mrow><mi mathvariant="normal">H</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mfrac><mrow><mn mathvariant="normal">1</mn></mrow><mrow><mn mathvariant="normal">2</mn></mrow></mfrac><mi>ρ</mi><msup><mrow><mi>U</mi></mrow><mrow><mn mathvariant="normal">2</mn></mrow></msup><mi>H</mi></mrow></mfrac></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mrow><mi>C</mi></mrow><mrow><mi mathvariant="normal">V</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mrow><mi>F</mi></mrow><mrow><mi mathvariant="normal">V</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mfrac><mrow><mn mathvariant="normal">1</mn></mrow><mrow><mn mathvariant="normal">2</mn></mrow></mfrac><mi>ρ</mi><msup><mrow><mi>U</mi></mrow><mrow><mn mathvariant="normal">2</mn></mrow></msup><mi>B</mi></mrow></mfrac></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mrow><mi>C</mi></mrow><mrow><mi 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mathvariant="normal">M</mi><mi mathvariant="normal">R</mi></mrow></msub></math> http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=43679164&type= http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=43679162&type= 6.09600019 3.72533321 可按下式进行计算： <math display="block" id="M5"><msub><mrow><mi>C</mi></mrow><mrow><mi mathvariant="normal">M</mi><mi mathvariant="normal">R</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfenced separators="|"><mrow><msub><mrow><mi>C</mi></mrow><mrow><mi mathvariant="normal">H</mi></mrow></msub><mi>H</mi><mi>h</mi><mo>+</mo><msub><mrow><mi>C</mi></mrow><mrow><mi mathvariant="normal">V</mi></mrow></msub><mi>B</mi><mi>b</mi></mrow></mfenced><mo>/</mo><msup><mrow><mi>B</mi></mrow><mrow><mn mathvariant="normal">2</mn></mrow></msup><mo>+</mo><msub><mrow><mi>C</mi></mrow><mrow><mi mathvariant="normal">M</mi></mrow></msub></math> http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=43679167&type= http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=43679165&type= 47.32866669 4.74133301 式中： b 为列车形心至轨道的水平距离； h 为列车形心至轨道的竖向距离。 为了更直观地反映不同参数风屏障对列车气动特性及侧倾力矩的影响，采用在同一线路上设置风屏障与未设置风屏障时的气动力系数(包括三分力系数与侧倾力矩系数)之比 R a 表示，其定义如下： R a = C a / C a0 式中： C a 为 C H 、 C V 、 C M 和 C MR ，分别表示设置风屏障时列车的阻力系数、升力系数、力矩系数和侧倾力矩系数； C a0 为同一线路上未设置风屏障时的气动力系数。 2 结果与分析 1 2.1 　列车三分力系数 2 通过分析发现各个工况中列车力矩系数都很小，接近于0，因此，其带来的影响几乎可以忽略，列车的侧倾力矩主要受到阻力系数与升力系数控制，为此，本文仅对列车阻力系数和升力系数进行分析。 列车在设置不同高度风屏障时的风洞试验结果如 图6 图6 和 图7 图7 所示。在风屏障高度达到2.5 m前，主桥上列车的阻力系数比 R H 略比引桥的高，升力系数比 R V 也同样略比引桥的高；当风屏障高度达到2.5 m时，主桥上列车阻力系数比 R H 突降，远低于引桥上列车阻力系数比 R H ，而升力系数比 R V 突增，远高于引桥上列车升力系数比 R V 。引桥上迎风侧列车的阻力系数比 R H 基本随风屏障高度增加而降低，在风屏障高度达到3 m后，列车阻力系数 C H 变化较小，约为未设置风屏障式主桥上迎风侧列车阻力系数 C H 的0.4倍。由于未设置风屏障时，主桥上列车的升力系数 C V 较小，因此，引桥上列车的升力系数 C V 约为主桥的3倍，且基本不随风屏障高度的变化而变化。主桥上迎风侧列车的阻力系数 C H 也随风屏障高度增加而减小，但在风屏障高度达到2.5 m时，随风屏障高度增加变化较小，基本为未设置风屏障时的0.2倍；主桥上列车的升力系数 C V 随风屏障高度的变化与引桥上列车的升力系数 C V 随风屏障高度的变化有较大不同，在风屏障高度由2.0 m增加到2.5 m时，列车升力系数 C V 突然骤增，而后又随风屏障高度的增加逐渐降低，这种突然变化与阻力系数 C H 的降低是同步发生的。在REN等 [ 11 11 , 18 18 ] 的试验中观察到同样的现象，即存在某一高度的风屏障使得列车阻力系数 C H 突然下降而升力系数 C V 骤增，并且这一现象均是在迎风侧列车中出现，这可能是由于风屏障高度增加，改变了列车周围的绕流形态。 (a) R H 随高度的变化；(b) R V 随高度的变化 (a) R H 随高度的变化；(b) R V 随高度的变化 背风侧列车的阻力系数比 R H 与升力系数之比 R V 随风屏障高度变化如 图7 图7 所示。从 图7 图7 可以看出：主桥上列车的阻力系数比 R H 和升力系数比 R V 均比引桥上的高。引桥上列车的阻力系数比 R H 随风屏障高度的增加略有增大，列车升力系数比 R V 随风屏障高度的变化较小；主桥上列车的阻力系数比 R H 与升力系数比 R V 随风屏障高度的增加而减小，特别是在风屏障高度为2.0~2.5 m时，阻力系数比 R H 与升力系数比 R V 减小最明显，当风屏障高度达到2.5 m时，阻力系数比 R H 随风屏障高度的增加变化较小，升力系数比 R V 在风屏障高度达到3.0 m时基本不变。HE等 [ 19 19 ] 认为风屏障存在一个最优高度，超过最优高度后，尽管风屏障较高，也会使得铁路线上平均风速降低，但其产生的尾流中存在较大的湍流，可能会导致列车气动力增加。 图8 图8 所示为迎风侧列车阻力系数比 R H 与升力系数比 R V 在风屏障高度为3.0 m时随透风率的变化情况。从 图8 图8 可见：总体而言，桥上列车的阻力系数比 R H 与升力系数比 R V 均随透风率增加而增大，主桥列车的阻力系数比 R H 比引桥的低，而升力系数比 R V 比引桥的高。其中，随着透风率增加，引桥上列车的阻力系数比 R H 增加较快，升力系数比 R V 在透风率达到40%时变化缓慢；主桥上列车的升力系数比 R V 增加较快，而阻力系数比 R H 在透风率由20%变化到50%时，仅从0.21增加到0.29。 (b) R H 随透风率的变化；(b) R V 随透风率的变化 图9 图9 所示为背风侧列车在风屏障高度为3.0 m时随风屏障透风率变化的阻力系数比 R H 与升力系数比 R V 。总体上，主桥上列车除了在透风率为20%时，阻力系数比 R H 比引桥的小之外，在其余工况中，主桥上列车的阻力系数比 R H 与升力系数比 R V 均大于引桥。引桥上列车的阻力系数比 R H 几乎不随透风率变化而变化，升力系数比 R V 随透风率增加而增大；主桥上列车的阻力系数比 R H 对于透风率的变化最敏感，随透风率增加增大最快，从透风率为20%的0.06增大到透风率为50%的0.89，升力系数比 R V 在透风率由20%增加到30%时略降低，而后随透风率的增加基本上逐步上升。 (a) R H 随透风率的变化；(b) R V 随透风率的变化 综合上述分析可知，由于引桥断面与主桥断面相比，其钝体特性更为明显，主桥断面趋于流线型气动外形，因此，主桥上列车气动特性对于风屏障参数的改变十分敏感，在主桥上设置各种高度和透风率的风屏障时，列车气动特性较未设置风屏障时产生较大变化；而引桥断面与风屏障组成更为“钝化”的系统，遮蔽效应由主梁和风屏障共同产生，列车的气动特性变化较小。这一结果与周蕾等 [ 12 12 ] 的研究结果较一致，即风屏障对流线型外形主梁的桥面流场的影响要远比对钝体外形主梁桥面流场的影响大。 2.2 　列车表面风压系数 2 对列车表面风压分布的分析有助于理解和掌握风屏障对桥上列车气动特性影响的机理。已有研究表明 [ 20 20 ] ，高速列车中车的风压分布沿列车长度方向基本不变，因此，可以采用各个截面的平均风压系数研究列车表面的风压分布。风屏障高度对列车表面风压系数的影响如 图10 图10 所示(其中，测点号见 图3 图3 )。从 图10 图10 可见：对于迎风侧列车，引桥与主桥上列车风压分布的差异主要体现在迎风面与列车顶部；当风屏障高度相同时，主桥上列车迎风面风压要比引桥上列车迎风面风压大，随着风屏障高度增加，该差异有所减小，引桥上列车风压曲线均较接近；主桥上列车顶部的最小负压系数受风屏障高度的影响最显著，当风屏障高度由2.0 m增加到2.5 m时，最小负压系数由-0.97变为-4.23，此时，迎风面的最大正压系数也由0.80减小至0.08，因此，在列车三分力系数上表现为阻力系数 C H 骤减和升力系数 C V 突增，而后随风屏障高度增加，最小负压系数不断减小。对于背风侧列车，风压系数分布的差异仍然主要体现在迎风面与列车顶部，引桥上列车迎风面风压系数随风屏障高度增加略增大，因此，列车阻力系数 C H 随风屏障高度增加而增大；主桥上列车顶部的最小负压系数随风屏障高度增加迅速减小，由风屏障高度为2.0 m的-1.87减小为风屏障高度为3.5 m的-0.63，这也是列车升力系数降低的主要原因。 (a) 迎风侧列车；(b) 背风侧列车 图11 图11 所示为不同透风率风屏障列车表面的风压系数分布。从 图11 图11 可见：当迎风侧列车位于主桥上时，列车顶部的最小负压系数和迎风面的最大正压系数均随着透风率增加而显著增大；当列车位于引桥上时，列车顶部的负压系数和迎风面的正压系数同样随透风率增加而有所增大，但其增加的幅度要远比主桥上的小；背风侧列车的风压系数变化基本上与迎风侧列车的风压系数变化相同，但数值比迎风侧列车的小。 (a) 迎风侧列车；(b) 背风侧列车 根据上述的分析可以得出无论是主桥还是引桥，不同参数风屏障对于列车表面风压系数的影响主要在列车顶部和迎风面区域，列车底部和背风面风压系数几乎不受影响，为此，列车的阻力和升力分别由迎风面和顶部风压控制。主桥断面由于外形为流线形，梁高较小，而引桥断面的外形具有更显著的钝体特征，梁高较大；设置风屏障后，主桥断面的气动外形发生更大改变，因此，主桥上的流场受风屏障参数改变影响较大，列车顶部和迎风面风压系数变化也更明显。 2.3 　列车侧倾力矩系数 2 通过分析可知，存在一个风屏障高度使得主桥上迎风侧列车的阻力系数 C H 骤减，而升力系数 C V 突增，但这难以直观地反映风屏障的防风性能，因此，将列车的气动力系数换算为侧倾力矩系数 C MR ，并采用未设置风屏障同一轨道主桥上列车的侧倾力矩系数 C MR 进行归一化，以表征在不同风屏障参数时侧倾力矩系数的差异。 图12 图12 所示为不同高度风屏障时列车侧倾力矩系数比 R MR 。从 图12 图12 可见：引桥与主桥上迎风侧列车的侧倾力矩系数比 R MR 均随风屏障高度增加而减小；当风屏障高度由3.0 m增加到3.5 m时，主桥上列车的侧倾力矩系数比 R MR 仍继续减小，而引桥上列车的侧倾力矩系数比 R MR 有所增加；当列车位于背风侧时，引桥与主桥列车的侧倾力矩系数比 R MR 显示出截然不同的趋势，引桥上列车的侧倾力矩系数比 R MR 随风屏障高度增加而缓慢增大，而主桥上列车的侧倾力矩系数比随风屏障高度增加不断减小，并在风屏障高度达到3.0 m后，这种减小趋势明显变小。上述情况表明，一味地增加风屏障高度并不能够增加列车的行车舒适性，并且对于主梁断面差异较大的大跨度桥梁主桥和引桥，采用同一高度的风屏障防风性能可能会有较大差异。 (a) 迎风侧列车；(b) 背风侧列车 不同透风率风屏障列车在迎风侧与背风侧的侧倾力矩系数比 R MR 如 图13 图13 所示。从 图13 图13 可见：2种主梁断面上列车在迎风侧与背风侧时的侧倾力矩系数比 R MR 均随透风率增加而增大，主桥上迎风侧列车的侧倾力矩系比 R MR 在随透风率较低时比引桥的小，但随着透风率增加逐渐接近，在透风率达到50%时两者基本一致，此时，侧倾力矩系数比 R MR 约为0.65；主桥上背风侧列车的侧倾力矩系数比 R MR 随透风率增加显著增大，并且随透风率增加，有进一步增大的趋势；当透风率由20%增加为50%时，侧倾力矩系数比 R MR 由0.07增大为0.61，引桥上背风侧列车的侧倾力矩系数比 R MR 仅由0.05增大为0.18，明显比比主桥上的小。 (a) 迎风侧列车；(b) 背风侧列车 从上述分析结果可以得出：主桥断面具有流线型外形，其主梁上的流场受风屏障的影响较大，因此，列车的侧倾力矩系数比 R MR 随着风屏障高度和透风率的变化较敏感，尤其是列车位于背风侧时，这种现象更显著；引桥断面外形钝体特性较显著，风屏障设置对主梁流场的影响较有限，特别是对于背风侧列车，侧倾力矩系数比 R MR 的变化很小。设计风屏障时，必须将引桥断面形式考虑在内，特别是针对主桥和引桥断面形式差距较大的大跨桥梁，若仅根据主桥断面确定风屏障的形式，则可能会使得列车由引桥驶入主桥时的风荷载突然发生变化。徐昕宇等 [ 21 21 - 22 22 21-22 ] 的研究表明，风荷载的突然变化会对列车的竖向和横向加速度产生显著影响，降低列车的行车舒适性。 3 结论 1 1) 在设置相同参数风屏障的情况下，主梁断面差异会导致桥上列车气动特性有很大区别，背风侧列车的气动特性变化较迎风侧列车更显著。列车位于流线型主桥断面上的气动特性受不同风屏障参数的影响要比列车位于引桥断面时的影响大。 2) 主梁断面差异对于不同参数风屏障列车表面风压系数分布的影响均主要体现在列车迎风面与顶部，列车底部和背风面几乎不受影响，列车气动力的变化是由列车迎风面和顶部的风压控制。 3) 迎风侧列车在2种主梁断面上的侧倾力矩系数比 R MR 在设置不同参数风屏障时均较接近，但当风屏障高度由3.0 m增加3.5 m时，引桥上列车的侧倾力矩系数比 R MR 有所增加，与主桥差距较大；背风侧列车在2种主梁断面上的侧倾力矩系数比 R MR 差异较大，主桥上列车的侧倾力矩系数比 R MR 受风屏障参数的影响较显著。 4) 设计风屏障时，应根据引桥与主桥的主梁断面分别选择相应的风屏障参数，尽可能减小主梁断面差异对列车行车舒适性带来的不利影响。 参考文献 何旭辉 , 邹云峰 . 强风作用下高铁桥上行车安全分析理论与应用 [M]. 长沙 : 中南大学出版社 , 2018 : 53 - 93 . 强风作用下高铁桥上行车安全分析理论与应用 HE Xuhui , ZOU Yunfeng . 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