为考察来流风向的影响,分别设置了南风和北风两个来流风向,来流梯度风速为50 m/s(对应工况11和工况12)。不同来流风向下风速沿主梁的分布如图4.29所示。由图4.29(a)可知,是否考虑热力效应对横桥向风速和竖向风速的影响不明显,但考虑热力效应后顺桥向的风速增加较为明显。同时,来流风向为南风时沿主梁纵向的风速分布均明显不均匀,因西侧山体的遮挡效应较少,西侧主梁的风速明显较东侧主梁的风速要大,东侧绝大部分主梁段上的风速接近0.0 m/s,说明在该工况下桥位处局部地形的遮挡效应是影响主梁风速的主要因素。图4.29(b)为北风工况下沿主梁的风速分布。可知,在北风工况下是否考虑热力效应横桥向和竖向的风速变化不明显,但主梁上顺桥向的风速考虑热力效应后均有一定程度的增加,这与南风工况时的变化规律是一致的。热力效应主要引起山谷风,受桥位处地形影响,山谷风的方向与主梁顺桥向基本一致。
图4.29 风速沿主梁分布
不同风向下沿河谷的风速变化如图4.30所示。由图4.30(a)可知,考虑热力效应对桥位处附近河谷内的风速影响不明显,且在南风工况下主梁跨中位置处的风速均较河谷其他位置处的要小,分析原因主要是在南风工况下桥梁来流方向东岸的山体遮挡效应造成的。同时,桥位下游侧(南)受热力效应的影响更明显。图4.30(b)为典型北风工况下沿河谷的风速变化情况。在北风工况时,桥位处的风速较大,因此时山体位于来流的下游侧,山体对主梁的遮挡作用不明显。可知,在北风工况下,热力效应的影响较南风工况时要小。这也说明,河道与来流方向较一致时,河谷内的热量可较好地被气流带出河谷,因此,热力效应引起的风速变化也相应减小。
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图4.30 风速沿河谷分布
不同来流风向时,地表的温度分布如图4.31所示。计算中设置的太阳辐射参数是16:00时,无论是南风工况还是北风工况,在太阳直射侧的河谷东侧山体以及整个河谷内温度明显较其他区域要高,最高温度出现在太阳直射的山坡上,达到了38℃,整个地表的温度随着海拔高度的增加而降低,在海拔较最高的山顶温度已趋于0℃。由地表的温度场分布可知,桥址区附近的地表温度差异明显,最大温差已超过30℃。
图4.31 地表温度(单位:K)
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