摘要
摘要
当前，桥梁建设当中涌现了大量同层公路铁路两用大桥，即公路和铁路在
同一层的大型桥梁。在强风区，该类桥的桥面风速较高，桥上列车和机动车辆
的行车安全会受到影响。对此，设置风屏障以保障行车安全成为普遍措施。然
而，以往桥梁风屏障的研究和设计能否直接应用于此类超宽桥面还缺乏相关研
究。因此，本文通过风洞试验和数值模拟对同层公铁两用桥及其风屏障和桥上
行车安全开展相应研究。
研究对象选取金海公铁两用大桥；风屏障孔隙率选用40%，高度选用3cm、
5cm、7cm三种（对应实际的1.5m、2.5m、3.5m）。本文基于三种高度设置
了4类风屏障组合：无风屏障、仅公路风屏障、仅铁路风屏障、公路铁路风屏
障组合形式，总计10种风屏障组合工况，并考虑多种列车会车形式。主要的
研究内容包括：
一、同层公铁两用桥风场研究。使用移测架和眼镜蛇风速仪在10个工况
下测得桥上各车道的风剖面，并利用基于格子玻尔兹曼方程的XFLOW数值模
拟软件对桥梁风场进行模拟，获得全局的流场信息。通过研究多个车道风剖面
和全局流场情况，评估风屏障的保护效果和挡风机理。
二、桥梁上方汽车和列车的气动特性研究。采用多点同步测压风洞试验获
得多个工况下机动车和列车模型的表面风压，以此为基础分析了风屏障对于机
动车和列车的气动系数，并通过研究气动系数开展了风屏障高度及组合设置方
式对于行车安全分析。
三、桥梁和风屏障的风荷载研究。使用高频测力天平测量风屏障的整体气
动力，结合多点同步测压试验获得桥梁截面的风荷载，从而获得有无风屏障多
个工况下的桥梁整体气动特征，分析风屏障高度及组合设置方式对于桥梁气动
力的影响。
通过风洞试验和模拟，关于桥梁风屏障有如下结论：
一、显著降低桥面的风速。其中，仅设置外侧公路风屏障的减速效果要远
好于仅设置内侧铁路风屏障，设置公路风屏障后再设置铁路风屏障带来减速效
果的提升并不明显。
二、显著降低车辆的气动系数。其中，设置外侧公路风屏障带来的气动系
数降幅接近90%，而仅设置铁路风屏障带来的降幅远远不及前者，并且设置公
路风屏障后再设置铁路风屏障带来气动系数降幅的提升并不明显，这一点与风
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场结果相对应。
三、大幅增加桥梁整体的气动力。其中，外侧公路风屏障所受气动力远大
于内侧铁路风屏障，且外侧风屏障高度越高，桥梁整体气动力显著提高。
因此，对于超宽桥面桥梁，设置风屏障时需合理设置外侧风屏障高度，既
要降低桥面风速，同时让桥梁整体气动力处于较低值。本文推荐在外侧设置5
cm（实际2.5m）高的风屏障，内侧不设置风屏障的形式。
关键词:同层公铁两用桥；风屏障；风洞试验；格子玻尔兹曼方法；
XFLOW；
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Abstract
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Currently,alargenumberofsame-levelbridgesforbothhighwaysand
railwayshaveemergedinbridgeconstruction,whereboththehighwayand
railwayarelocatedonthesamelevelofthebridge.However,inhigh-windareas,
thebridgedeckwindspeedofsame-levelbridgesisrelativelyhigh,whichcan
affectthesafetyoftrainsandmotor