沿海地區(qū)和山區(qū)峽谷強(qiáng)風(fēng)特性分析及其對(duì)結(jié)構(gòu)影響研究.pdf

1、隨著橋梁跨徑的迅速增長(zhǎng)，橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性及使用性常受到惡劣自然環(huán)境的影響，其中山區(qū)與沿海地區(qū)強(qiáng)風(fēng)作用對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響成為大跨橋梁建設(shè)及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中不可忽視的控制因素之一。沿海地區(qū)受臺(tái)風(fēng)侵襲嚴(yán)重，臺(tái)風(fēng)風(fēng)速、風(fēng)向改變迅速，陣風(fēng)特性、脈動(dòng)特性等與良態(tài)風(fēng)具有較大差異;山區(qū)復(fù)雜的地形地貌對(duì)風(fēng)速影響極大，風(fēng)向、風(fēng)速呈現(xiàn)明顯時(shí)空差異性。鑒于此，本文以沿海地區(qū)西堠門大橋和山區(qū)青草背長(zhǎng)江大橋?yàn)楣こ瘫尘?，基于橋址附近?shí)測(cè)的大量風(fēng)速數(shù)據(jù)，系統(tǒng)研究了臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)和山

2、區(qū)風(fēng)場(chǎng)的脈動(dòng)特性、非平穩(wěn)特性及其風(fēng)致效應(yīng)，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)基于沿海地區(qū)臺(tái)風(fēng)和山區(qū)強(qiáng)風(fēng)實(shí)測(cè)風(fēng)速數(shù)據(jù)，采用傳統(tǒng)分析方法、經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法(EMD)、離散小波變換(DWT)對(duì)風(fēng)速序列進(jìn)行了時(shí)變平均風(fēng)速的提取與分離，討論了多種分析方法下平均風(fēng)速隨時(shí)間的變化特性，發(fā)現(xiàn)了遠(yuǎn)端臺(tái)風(fēng)同時(shí)兼具強(qiáng)臺(tái)風(fēng)與良態(tài)風(fēng)的特性;通過(guò)罰函數(shù)對(duì)比法求解了風(fēng)速序列統(tǒng)計(jì)時(shí)距，發(fā)現(xiàn)沿海強(qiáng)風(fēng)風(fēng)速序列的統(tǒng)計(jì)時(shí)距劃分結(jié)果與我國(guó)規(guī)范推薦10min固定時(shí)距較為接近，山

3、區(qū)風(fēng)統(tǒng)計(jì)時(shí)距劃分結(jié)果與規(guī)范相差較大。
　　(2)以實(shí)測(cè)風(fēng)速數(shù)據(jù)為背景，采用多種計(jì)算方法對(duì)比分析了臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)和山區(qū)風(fēng)場(chǎng)強(qiáng)風(fēng)時(shí)段內(nèi)紊流強(qiáng)度、陣風(fēng)因子以及功率譜的變化特征，通過(guò)研究陣風(fēng)因子隨紊流強(qiáng)度變化關(guān)系以及不同計(jì)算時(shí)距條件下陣風(fēng)因子的換算關(guān)系，發(fā)現(xiàn)了順風(fēng)向陣風(fēng)因子和紊流強(qiáng)度之間存在較強(qiáng)的線性相關(guān)性，陣風(fēng)因子隨陣風(fēng)計(jì)算時(shí)距的變化規(guī)律可以用高斯函數(shù)加以描述;此外，基于罰函數(shù)對(duì)比法提出時(shí)變紊流強(qiáng)度理論算法，研究了平均風(fēng)速統(tǒng)計(jì)時(shí)距及時(shí)變特性對(duì)

4、陣風(fēng)因子和紊流強(qiáng)度的影響，一定程度上減小了平均風(fēng)速對(duì)紊流強(qiáng)度的影響進(jìn)而使其準(zhǔn)確表達(dá)風(fēng)場(chǎng)脈動(dòng)紊流特性。
　　(3)以橋址處實(shí)測(cè)風(fēng)速樣本為對(duì)象，分別使用輪次檢驗(yàn)法和希爾伯特-黃變換討論了沿海地區(qū)和山區(qū)風(fēng)場(chǎng)中風(fēng)速序列在幅值和頻率上的非平穩(wěn)特性，并探討了樣本時(shí)長(zhǎng)和窗口時(shí)長(zhǎng)對(duì)其非平穩(wěn)特性的影響;最終通過(guò)與良態(tài)風(fēng)非平穩(wěn)性對(duì)比分析，給出了區(qū)分良態(tài)風(fēng)與強(qiáng)風(fēng)非平穩(wěn)程度的定量評(píng)價(jià)指標(biāo)。
　　(4)基于現(xiàn)代控制理論對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)的描述方式，建立橋