长沙机场T3航站楼雪荷载数值模拟及取值

持续大量降雪在建筑物屋盖表面造成大量积雪,同时在风雪天气条件下,雪粒会发生复杂的漂移运动,使建筑的屋面会发生风致雪漂移现象,导致屋面局部实际雪荷载值超过设计值。长沙机场T3航站楼为造型较为独特的大跨屋盖结构,通过CFD(computational fluid dynamics)数值模拟方法对屋盖积雪分布进行研究,并分析设计取值。在模拟雪荷载时,采用了较为常用的VOF(volume of fluid)法,通过设定各相的体积分数来模拟其空间分布。数值模拟结果表明,积雪迁移现象对多级屋面的积雪分布产生显著影响,导致雪荷载分布不均匀。进一步结合荷载规范进行雪荷载包络设计,得到大厅区域和指廊区域的雪荷载分布系数。     

基于K-S检验法的雪荷载统计分析

近年来由于强风暴雪等极端天气频繁发生,致使许多结构尤其是轻钢结构在这种极端气候下发生破坏,究其破坏原因是多方面的,比如设计因素、施工质量等,荷载取值的不足也是其中之一.由于气候的变化,现行荷载规范的雪荷载取值是否可能被低估是当前工程界普遍关心的问题.为验证这种假设的真实性,以中国辽宁省2007年发生的一场56年罕见的暴雪为背景,对辽宁省内8个主要城市近50年雪荷载实测值进行统计分析,利用K-S检验法对辽宁地区雪荷载的概率分布函数进行假设检验,根据极值Ⅰ型分布分析这8个城市的代表值.将计算结果与GB 50009—2001《建筑结构荷载规范》比较,结果表明荷载规范取值在一些城市偏低.     

基于极大似然法的雪荷载计算与分析

为了提高雪荷载评估的准确性,利用极大似然法对雪荷载平稳二项随机概率分布模型进行参数估计.通过引入似然函数,使似然函数在某组参数上达到最大值,获得模型参数的极大似然估计.然后利用柯尔莫哥洛夫检验法对分布函数进行检验,并与矩法和耿贝尔法进行对比分析.结果表明,极大似然法在剩余方差Sf和拟合相对偏差Rf指标方面最优.进一步应用上述三种方法,基于沭阳县实测的历年最大积雪深度计算雪压,并与现行规范中的基本雪压进行对比,发现极大似然法计算结果合理可靠、整体效果最好,认为规范采用极大似然法对雪荷载进行参数估计更为合适.     

雪荷载对桥梁结构受力状态的影响

根据规范中关于建筑物雪荷载的相关规定,结合实际桥梁结构物,计算了雪荷载对桥梁结构受力状态的影响并进行了比较。与此同时,对雪荷载在桥梁结构中的计算方法、注意事项等进行了探索,得出一些相关结论。     

屋面滑移雪荷载的简化计算方法

利用屋面滑移雪荷载的模拟方法,基于屋盖积雪层能量、质量平衡方程,对我国几个代表性地区的屋面滑移雪荷载进行了模拟,提出了我国南北地区滑移雪荷载系数的简化计算公式,并将简化计算的结果与一些国家规范方法的结果进行了比较.     

基本雪压的计算与分析

近年来,全球气候不断恶化,我国连年发生严重风雪灾害引起建筑物的破坏、倒塌事故,造成巨大经济损失和人员伤亡。为真实反映当前雪荷载的实际情况,通过辽宁省气象局提供的雪荷载资料对辽宁地区各个城市的降雪情况进行统计分析,分别用矩法和耿贝尔法计算出辽宁地区的基本雪压值,并采用柯尔莫哥洛夫检验法对分布函数进行检验,最后分别和规范取值及相关文献的计算结果进行对比分析。结果表明在大多数情况下采用耿贝尔法计算的基本雪压效果较好,并且规范中一些地区基本雪压取值明显偏小,建议在修订时应考虑将其提高,在规范基本雪压取值未修订前,对于雪灾严重地区或对雪荷载敏感的结构类型,建议在原基本雪压基础上乘以一定的放大系数。     

辽宁省基本雪压的计算与分析

利用辽宁省气象局提供的降雪资料对辽宁地区各个城市的雪荷载进行统计分析,分别用矩法和耿贝尔法计算出辽宁地区的基本雪压,并采用柯尔莫哥洛夫检验法对分布函数进行检验,最后分别与规范取值及相关文献的计算结果进行对比分析。结果表明:大多数情况下,采用耿贝尔法计算的基本雪压较为准确;规范中一些地区的基本雪压取值明显偏小,建议在修订时适当提高;在基本雪压规范取值未修订前,对于雪灾严重地区或对雪荷载敏感的结构类型,建议在原基本雪压基础上乘以一定的放大系数.     

立方体模型周边风致积雪飘移的数值模拟

基于两相流理论模拟立方体周围的积雪飘移.采用各向异性的雷诺应力模型(RSM),通过改进动量方程和湍流方程的源项来考虑雪的浮力和惯性力对风(空气相)的影响.以立方体模型为研究对象,首先将改进模型计算的表面风压分布与实测结果进行了对比,接着把改进模型的雪飘移计算结果与未改进模型的计算结果、实测结果进行了对比.结果显示,改进后模型的模拟结果与实测结果更加吻合,立方体模型周边雪颗粒的沉积侵蚀趋势表现一致.在立方体迎风侧的前方区域及两侧气流分离区出现了明显的侵蚀,紧靠背风侧后方区域出现了沉积.     

大跨拱形结构等效静力风荷载

基于计算流体动力学(CFD)方法和有限元动力时程分析法,数值模拟脉动风特性,获取脉动风速时程,以此作为数值风洞模拟的入口边界条件.运用FLUENT软件对大跨拱形结构进行脉动风作用下结构的非稳态分析,得到作用于结构的时程风压荷载;运用ANSYS分析软件进行结构的风振响应计算,分析获得了基于结构风振响应时程的等效静力风荷载.提出多目标等效静力风荷载加权组合系数的定义,计算获得了大跨拱形结构的多目标等效静力风荷载,并验证了其计算精度.研究结果表明,在基于该方法所得等效静力风荷载作用下,结构静力响应计算结果与风振动力时程响应极值吻合.     

水平荷载控制的复杂体型高层建筑结构设计研究

为对水平荷载控制的复杂体型高层建筑结构设计展开研究,首先阐释了水平地震作用下高层框架-剪力墙结构体系的动力特性,分析了风载作用下结构的风振响应及风荷载标准值计算方法.以某大厦为研究对象,从结构选型与布置、荷载标准值、主附楼之间的连接构造、基础的埋深、持力层的选择等方面对其展开结构设计计算,对结构自振周期、结构自振振型以及地震荷载或风荷载作用下产生位移结果展开了分析.研究结果表明:所研究建筑在水平荷载控制下,结构布置合理,变形满足要求,设计计算结果准确.     

自然雪景的仿真研究

随着现代人对屏幕显示画面的真实感要求越来越高,如何更为逼真的模拟雪景对图形学研究者提出了新的挑战.主要实现了基于公告板技术的雪粒子绘制,探讨了系统实时性优化的方法,实现了实时性保证下的高效雪景仿真.     

悬挂避障式破冰除雪机的建模与仿真

2013年初冬黑龙江省大部分地区普降了几十年不遇的特大暴雪,快速清除厚度较大压实雪,或冰冻路面上厚度不等的冰是打胜"冰雪战争"的关键。在这场除雪战争中大功率除雪机的优势鲜明。此避障式除雪机既能清除压实雪,又能清除冰雪,同时具有保护路面的避障功能。利用PRO/E对其进行实体建模及运动仿真。     

新疆西天山积雪稳定期不同下垫面雪物理特性对比

利用上海精创单双通道温湿度记录仪、Snow Fork雪特性分析仪和雪筛等仪器采集的积雪物理特性数据,对比了天山积雪雪崩站积雪稳定期不同下垫面条件下的积雪物理特性.结果表明:实验区内雪层平均温度林地最高,水泥路面最低;雪层剖面最底层的日平均温度草地最高,水泥路面最低;水泥路面温度梯度最大,林地的雪层温度梯度最小,且林地积雪剖面上层的暖中心出现时间滞后于草地和水泥路面1 h;水泥路面、草地、林地的平均含水率依次递增,分别为0.18%,0.19%,0.20%;雪层日平均相对湿度变化与雪层温度和含水率变化大致相同;草地、水泥路面、森林的上覆积雪的平均密度依次递减,分别为0.15,0.14,0.13g/m~3.林地雪层剖面上部的雪密度最小,但中部和底部的都高于草地和水泥路面的;林地的新雪质量分数最小,粗颗粒雪所占比例最大;而草地底部的深霜发育优于水泥路面和林地.     

谈我国北方城市冬季压实积雪清除工作现状及发展

在我国，城市道路压实积雪的清除一直是一个没有很好解决的问题．目前除雪工作仍要靠人工劳动．近几年虽然先后有一些除雪机问世，但由于种种原因并没有形成产品投入生产和使用．本文对我国目前除雪工作现状及发展提出几点看法，同时对国外情况作一简单介绍．     

基于BP神经网络的公路风吹雪雪深预测模型

公路风吹雪雪深预测作为国际雪冰学领域的研究热点和难点问题一直未能很好解决.以白茫雪山防雪走廊段安装的自动气象站和当地气象局提供的气象资料为基础,提取了对公路风吹雪雪深有影响的4种因素(降雪量、大气温度、风速和湿度)的指标值,建立了基于BP(back propagation)神经网络的公路风吹雪雪深预测模型.对研究区5次降雪过程中所记录的199组数据进行训练学习,用20组数据来验证建立的模型,验证结果表明20h累计雪深预测值的误差在10%以内,85%的雪深预测值误差在20%以内,因此所建立的模型具有很强的泛化能力和较高的精度.并对降雪量、大气温度、风速和湿度这4个因素进行了敏感性分析,表明雪深与降雪量成正比,与其他3个因素成反比,其中降雪量对雪深的影响最大,风速次之,湿度最小.     

高山积雪：母亲河之源——积雪分布时空演化的多物理过程、多尺度研究

 雪是地球上最为活跃的自然要素之一,是组成极地冰盖和高山冰川的重要物质来源,同时也是地表径流的主要补给。积雪的时空分布和演变深刻影响着全球的水文循环、生态系统、气候演化以及其他自然过程,在高寒山区水文过程中扮演着重要的角色。高山积雪与冰川融水是黄河源头水源补给的主要形式,因此亟需开展黄河源区积雪水资源综合科学研究,在准确评估黄河源区水资源现状及其变化规律和发展趋势的基础上提出科学合理的保护和开发黄河水资源的策略。积雪分布研究涉及大气湍流与颗粒相互作用等具有挑战性的科学前沿及热点问题,以及多场耦合、多尺度等科学共性问题,还涉及力学学科与地理学、大气物理、气候变化等相关学科的交叉问题。目前对积雪分布的研究手段包括野外观测、遥感反演和基于动力学过程的模式研究。鉴于前两种手段的局限性,开展多物理过程、多尺度、多场耦合的积雪分布时空演化模拟已成为积雪水资源研究的重要手段之一。介绍了积雪分布研究现状及进展,指出了面临的挑战以及下一步研究方向。     

城市道路除雪现状及未来发展方向

讨论目前我国北方城市道路除雪的几种方式,呼吁市政管理部门及决策者改变传统除雪方式的思维模式,建立机械化“实时除雪”新理念.     

基于遗传算法的除雪机螺旋集雪器结构优化研究

除雪机螺旋集雪器最主要的结构为螺旋叶片,其结构参数对于集雪器的生产率及使用功率都有着至关重要的影响。在既有产品的基础上,采用遗传算法计算得出最优解,最终通过调整螺旋集雪器螺旋叶片的螺距及螺旋内径,有效地提高了螺旋集雪器的生产率,降低了螺旋集雪器的使用功率。     

青藏高原冬季积雪异常对东、南亚夏季风影响的初步数值模拟研究

利用一个耦合了简化的简单生物圈模式的大气环流谱模式（ＳＳｉＢ－ＧＣＭ），初步探讨了青藏高原冬季积雪异常对东、南亚夏季风环流和降水的影响及其机理。结果表明，高原地区冬季积雪增加将使随后的夏季东、南亚季风明显减弱，主要表现为东、南亚季风区降水减少，索马里急流、印度季风槽和印度西南气流减弱。另外，还提出欧亚大陆雪盖与整个高原雪盖和高原东部雪盖对东、南亚夏季风影响的敏感性问题。与欧亚大陆雪盖相比，高原雪盖是影响东、南亚季风的更敏感区，冬季高原以外雪盖增加，有可能使亚洲季风增强；当高原东部雪盖增加时，高原以东地区及印支半岛降水减少，印度东部、南部和孟加拉湾西北部降水反而增加