隨著橋梁跨徑的迅速增長,橋梁結構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)強風作用對橋梁結構的影響成為大跨橋梁建設及運營過程中不可忽視的控制因素之一。沿海地區(qū)受臺風侵襲嚴重,臺風風速、風向改變迅速,陣風特性、脈動特性等與良態(tài)風具有較大差異;山區(qū)復雜的地形地貌對風速影響極大,風向、風速呈現明顯時空差異性。鑒于此,本文以沿海地區(qū)西堠門大橋和山區(qū)青草背長江大橋為工程背景,基于橋址附近實測的大量風速數據,系統(tǒng)研究了臺風風場和山區(qū)風場的脈動特性、非平穩(wěn)特性及其風致效應,主要研究內容如下:(1)基于沿海地區(qū)臺風和山區(qū)強風實測風速數據,采用傳統(tǒng)分析方法、經驗模態(tài)分解方法(EMD)、離散小波變換(DWT)對風速序列進行了時變平均風速的提取與分離,討論了多種分析方法下平均風速隨時間的變化特性,發(fā)現了遠端臺風同時兼具強臺風與良態(tài)風的特性;通過罰函數對比法求解了風速序列統(tǒng)計時距,發(fā)現沿海強風風速序列的統(tǒng)計時距劃分結果與我國規(guī)范推薦10min固定時距較為接近,山區(qū)風統(tǒng)計時距劃分結果與規(guī)范相差較大。(2)以實測風速數據為背景,采用多種計算方法對比分析了臺風風場和山區(qū)風場強風時段內紊流強度、陣風因子以及功率譜的變化特征,通過研究陣風因子隨紊流強度變化關系以及不同計算時距條件下陣風因子的換算關系,發(fā)現了順風向陣風因子和紊流強度之間存在較強的線性相關性,陣風因子隨陣風計算時距的變化規(guī)律可以用高斯函數加以描述;此外,基于罰函數對比法提出時變紊流強度理論算法,研究了平均風速統(tǒng)計時距及時變特性對陣風因子和紊流強度的影響,一定程度上減小了平均風速對紊流強度的影響進而使其準確表達風場脈動紊流特性。(3)以橋址處實測風速樣本為對象,分別使用輪次檢驗法和希爾伯特-黃變換討論了沿海地區(qū)和山區(qū)風場中風速序列在幅值和頻率上的非平穩(wěn)特性,并探討了樣本時長和窗口時長對其非平穩(wěn)特性的影響;最終通過與良態(tài)風非平穩(wěn)性對比分析,給出了區(qū)分良態(tài)風與強風非平穩(wěn)程度的定量評價指標。(4)基于現代控制理論對動態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)的描述方式,建立橋梁非平穩(wěn)抖振分析的狀態(tài)空間模型;創(chuàng)新性的采用罰函數對比法與精細積分法相結合的方法高效求解橋梁結構非平穩(wěn)抖振響應;并以青草背長江大橋及西堠門大橋為例,詳細分析了各自風場環(huán)境下的非平穩(wěn)抖振響應,發(fā)現非平穩(wěn)風場下的抖振位移與其平均風速變化形式類似,在平均風速變化較快處具有較強的波動性;非平穩(wěn)風場下與良態(tài)風場下的抖振位移RMS存在較大差距,在抖振響應分析時需要考慮非平穩(wěn)的影響。
【學位單位】：重慶交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U441
【部分圖文】：

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圖 2-2 臺風“布拉萬”中心移動路徑次臺風中心路徑距離西堠門大橋監(jiān)測點約為 360km-380km，監(jiān)測風數據屬于遠端臺風風速。通過對實測風速的初步篩選，特選用風均風速超過 5m/s 時所對應的時間段內風速資料進行分析，即 8 月 日 12 時共 36 個小時的風速資料分析臺風“布拉萬”遠端風場的時山區(qū)峽谷強風實測概況陵青草背長江大橋位于重慶市南川至涪陵高速公路段，全橋總長 主跨 788m 的懸索橋，加勁梁采用流線型扁平鋼箱梁，塔柱選用門南北引橋結構形式分別為預應力混凝土 T 型剛構橋及預應力混凝。橋梁位置地處重慶中部，三峽庫區(qū)的尾部，以山地、丘陵為主，低懸殊，地勢差異較大，為典型的峽谷地形，山頂距離水面高差 5方位角為 140 度。該區(qū)域所在位置屬于濕潤亞熱帶季風氣候，冬夏季盛行偏南風，同時該地的峽谷地形也對當地氣候也產生顯著影

青草背長江大橋
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本文編號：2870658