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中南大学学报（自然科学版）

中南大学学报（自然科学版） wx-icon

  • 核心期刊、CA、SA、JST、EI、CSCD
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  • 主编：黄伯云
  • ISSN:1672-7207
  • CN:43-1426/N
  • 主管单位：中华人民共和国教育部
  • 主办单位：中南大学
  • 出版周期：月刊
  • 地址：湖南省长沙市中南大学校内
  • 简介：《中南大学学报（自然科学版）》创刊于1956年，是由中华人民共和国教育部主管、中南大学主办的以材料、冶金、选矿、化学化工、机电、信息、地质、采矿、土木等专业学科为主的科技期刊。
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Volume 57 期 8，2026 2026年第57卷第8期

  • 抗风性能与设计

    李欢, 魏高翔, 何旭辉, 蒋瑞祥

    DOI：10.11817/j.issn.1672-7207.2026.08.001
    摘要：以某大跨度箱梁桥节段模型作为研究对象，采用测振、测压、流场显示试验和数值模拟，分析了该类型主梁断面在裸梁工况、上表面设置无砟轨道板及栏杆(简称无砟轨道工况)、下表面设置检修车轨道(简称检修车轨道工况)以及上下均设置附属设施(简称最大单悬臂状态)下的涡振性能。研究结果表明：裸梁、无砟轨道和检修车轨道工况均出现明显风速锁定区间，且检修车轨道工况出现2个涡振风速区间，但最大单悬臂状态在各风速下均未发生涡振；起振时，无砟轨道振幅最大，其上表面脉动风压激励强，无倍频产生，而检修车轨道工况振幅值最小，其上表面风压周期性较弱；此外，在不同工况下，表面平均风压基本不受涡振影响，脉动风压变化显著，振动时，在模型上表面产生前缘运动诱导涡，尾部出现交替脱落的卡门涡街，最大单悬臂状态模型在自由衰减过程中尾部无周期性交替涡脱，不存在稳定相位关系。  
    关键词：节段模型;附属设施;风洞试验;流场结构;涡振特性   
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    更新时间：2026-09-21

    朱清驰, 辛宇豪, 周湘, 何旭辉, 周蕾

    DOI：10.11817/j.issn.1672-7207.2026.08.002
    摘要：高铁站台及其附属大跨结构在复杂风环境下易表现出显著的非定常气动特征，其表面风压分布与尾流结构直接关系到铁路基础设施气动安全及抗风设计。现有研究多侧重于风压统计与极值规律，对斜风向下上表面高负压区的形成机理及其与尾流涡结构的对应关系仍不清晰。本文以高铁站台相关典型矩形钝体构型为研究对象，采用大涡模拟对常规风向角0°与最不利风向角40°开展数值模拟计算。研究结果表明：在2种工况中，上表面压力整体以负压为主；40°工况下迎风角点三维分离增强，上表面角区负压集中并沿斜向发展为“V”形高负压带，空间非均匀性明显加剧；在尾流演化方面，0°工况下涡量整体呈近似对称特征分布，涡量强度沿下游方向逐渐衰减，主涡核基本维持在模型中心线附近，相比之下，在40°风向角下，尾流受迎风角点分离和斜向剪切层共同控制，近尾流主涡核明显向对角背风侧偏移。上表面压力场具有更明显的低阶模态主导特征，在0°和40°工况下，前三阶压力模态累计能量占比分别约为0.903和0.979，说明上表面风压响应主要由少数相干结构控制。对于40°工况，主导压力模态在角区高度集中，并沿上表面呈放射状扩展，其空间分布与“V”形高负压带分布高度一致。这表明角涡及其诱导的斜向剪切层是上表面负压极值增强的重要流动来源。研究结果可为高铁站台相关大跨结构的钝体绕流机理分析、气动力识别、流场重构和实时降阶建模提供参考。  
    关键词：高速铁路站台;矩形钝体构型;表面风压;尾流涡量;延迟本征正交分解   
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    更新时间：2026-09-21

    张柳天, 崔巍, 彭成明, 王涛, 赵林

    DOI：10.11817/j.issn.1672-7207.2026.08.003
    摘要：整体式猫道相比于传统分离式猫道通常对风荷载更加敏感，极易发生超大侧向位移和扭转变形。为了抑制施工期整体式猫道的静风位移，本研究设计了一种空间张角非对称抗风缆体系，检验了其对于整体式猫道这类典型风敏感结构的作用。基于刚性节段模型三分力系数测力试验结果，开展了对苍容浔江大桥整体式猫道的三维非线性静风稳定分析；设计了由8根非对称斜索组成的空间抗风缆体系，北岸抗风缆采用大张角布设方案，中心桥塔处则采用小张角布设方案，对比了有无抗风缆下猫道的静风位移响应和拉索索力。研究结果表明：整体式猫道在较低风速下便出现了过大的侧向和扭转位移；抗风缆能够显著抑制猫道全跨的竖向和侧向位移，在高风速下能够显著抑制猫道最大扭转变形，在低风速下对猫道最大扭转变形的抑制不显著；受到抗风缆空间不对称性的影响，抗风缆引起了侧向变形和扭转变形沿跨向的非对称分布，最大侧向变形和扭转变形从跨中转移到抗风缆和猫道夹角较小的薄弱侧。本文提供了一种造价低廉、布设方便的刚度提升手段，相关结论对施工猫道的抗风安全性研究具有参考和指导意义。  
    关键词：施工阶段;猫道;静风稳定;抗风缆;静风位移   
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    更新时间：2026-09-21

    颜庭辕, 张明金, 田勋, 刘洪兵, 张金翔

    DOI：10.11817/j.issn.1672-7207.2026.08.004
    摘要：为表征复杂深切峡谷桥址风环境，提出风廓线模式识别方法，并构建对应的风速修正模型。以中国西南深切峡谷大跨度悬索桥桥址区为对象，依托综合山地实测系统获取长期风廓线数据，采用自组织映射(SOM)神经网络对风速廓线与攻角廓线进行无监督聚类，并通过簇内相似性与簇间分离度的综合指标确定聚类模式数量。在此基础上，统计不同模式下风速、风向与攻角的垂向结构，分析湍流积分尺度与频谱特征，建立面向该类深切峡谷桥址风环境的半经验风廓线修正模型，并与理想梯度风模型及两类经典半经验修正模型进行对比。研究结果表明：最优聚类模式数量为3类，不同模式对应不同的风廓线结构及平均风参数、湍流参数分布特征；风向与攻角随高度存在相似转折，湍流积分尺度随风速增大而降低，适用的频谱函数表现出一致性；拟合优度显示所建立的修正模型能够表征桥址风廓线中的非单调结构。研究结果可为同类深切峡谷桥址的局部风环境分析及抗风分析中的风廓线输入提供参考。  
    关键词：复杂山区;风场特性;现场实测;风廓线模型   
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    更新时间：2026-09-21
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