随着西部大开发的进一步实施,在川西高原地区将修建越来越多的大跨度桥梁。川西青藏高原过渡段常年少雨,山上植被较少,太阳照射较为强烈,同一地点的日温差波动通常为10℃以上。同时,桥址区地形极其复杂,桥位处小区域范围内地面海拔高度变化通常为3 000 m以上,在桥位附近通常有终年不化的雪山存在,而峡谷内部通常为典型的干热河谷气候,温暖干燥,峡底和山峰顶部温差通常为20℃以上。在类似地区的风速也较大,因此,热力效应引起的空气流动不能轻易忽略。
在考虑热力效应引起的空气流动方面,相关学者的研究成果主要集中在室内通风换热和城市热岛效应两大方面。P.L.Betts在2000年进行了小尺度封闭空间中(尺寸为2.100 m×0.076 m)由热力效应引起的自然对流实测研究,实测了封闭空间中不同位置处的温度和风速分布情况[109]。2011年,M.E.Poulad等考虑时间效应后,对小尺度封闭空间中(尺寸为0.970 m×0.056 m)由热力引起的风特性进行了实测,实测了不同时刻下空腔中温度和风速的变化规律,同时也研究了温度在空腔内的传递过程[110]。María JoséSuárez和Dominic O’Connor用数值模拟的方式研究了地下室通风口的设置方式对对流换热的影响情况,并根据相关研究成果对通风口的设置进行了优化[111-112]。Yuanshen Lu通过试验分析了来流风和冷却塔之间的对流换热情况,通过研究以期提高冷却塔的效率[113]。S.Suard等研究了发生火灾时屋内的空气流动情况,研究结果可为火灾时逃生方案的制订提供参考[114]。Kazuya Takahashi等于2004年对东京市的商业区、大学校园和混凝土广场3个具有代表性的典型区域同时进行热量流动的观测,得到了不同区域的温度、湿度、风速以及显热、潜热等参量,分析了不同下垫面对热量流动的影响,然后利用计算流体动力学模型(CFD)模拟出气温、湿度、风速等参量,并与实测值进行比较,结果显示其计算模型能较好地预测城市热环境[115]。Kuo H.L.对大气和地表温度的变化规律进行了研究,但未考虑相应温度变化对风特性的影响[116]。Ryozo Ooka等在风洞中进行了考虑大气稳定程度的风洞模型试验,在试验中模拟了不同大气边界稳定程度下简单山体的风剖面特性[117],但风洞试验中由于风洞尺寸的限制,风洞试验中也不能较好地考虑真实情况下由热力效应引起的空气自然对流现象。在国内,王翠云、李鹍分别以兰州和武汉为研究对象,基于遥感技术采用CFD仿真对城市的热岛效应进行了研究,分析了城市的温度、风速分布情况,其研究成果可为城市规划提供参考[118-119]。(www.daowen.com)
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