桥梁作为交通运输网不可或缺的一个部分,我国的桥梁建设已经全面展开。桥面比路面海拔高,附近往往存在着比较复杂的风场环境,恶劣天气所伴随的较强侧风会对桥梁上行车安全性造成严重的威胁。同时,侧风会产生作用于汽车风压中心上的气动力,风压中心通常不与重心重合,从而产生气动侧力、气动升力、横摆力矩及侧倾力矩,会引起车辆行驶特性的改变,使车辆偏离正常的行驶方向,甚至发生侧倾、侧滑、侧翻等。厢式货车由于长宽比大,车身高度及重心位置高,侧面面积大及设计的轻量化趋势都加剧了货车的侧向风敏感性。因此,研究厢式货车在跨海大桥上行驶的安全性具有重要的意义。本文采用单向耦合的方法,对不同风速下厢式货车的行车安全进行研究。首先,建立模型风洞实验室等尺寸的1:10货车及桥梁模型,运用STAR-CCM+软件进行数值模拟,通过对比数值模拟和风洞实验的气动力数据,验证了本文仿真方法的可靠性。运用重叠动网格方法对厢式货车桥上行车进行数值分析,仿真工况包括不同车道的行驶工况和不同侧风等级下的行驶工况。分析结果显示,在不同车道上,货车的气动特性存在较大的差异性,单座桥梁上车辆气动力从迎风侧逐渐降低,在迎风侧的第一车道气动力最大。当车速一定,车辆的阻力系数、升力系数以及侧倾力矩系数随着侧风风速的增加而减小;而侧向力系数、纵倾力矩系数以及横摆力矩系数的数值随着侧风风速的增大而增大。其次,应用Trucksim软件建立厢式货车整车动力学模型,采用多体动力学方法实现货车在不同风速、不同车速以及不同路面粗糙度下的行驶工况,并且采取定性、定量的评价指标对侧偏和侧滑现象进行分析,分析结果显示:侧风风速小于22m/s(9级风)时,厢式货车在干燥、潮湿以及积水路况,驾驶员通过合理的控制,厢式货车在限速范围内(80km/h)能够安全行驶;当侧风风速达到22m/s(9级风)时,厢式货车在干燥路面、潮湿路面以及积水路面安全行驶的车速分别为80km/h、80km/h和50km/h;当侧风风速达到25m/s(10级风)时,厢式货车在干燥路面、潮湿路面以及积水路面安全行驶的车速分别为50km/h、50km/h和40km/h。最后,设计并制作了10组不同类型的挡风障,采用模型风洞试验方法分析了不同挡风障结构的抗风性能,分析结果显示,挡风障可以大大降低桥面风速和车辆的气动力,其中上下拼接圆孔挡风障的效果最佳。通过对挡风障下厢式货车仿真模拟,从货车的表面压力、附近流场分布以及车身周围涡量特性,分析了加装挡风障前后车辆气动力变化。加装挡风障后,当侧向风力在10级及以内时,货车在80km/h的限速范围内能安全行驶在跨海大桥的干燥、潮湿以及积水路面上。