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西部山区某钢桁拱桥桥址处的风特性研究

作　者: 揭晶
导　师: 张亮亮
学　校: 重庆大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 风观测风速风向采集仪湍流强度湍流积分尺度风特性
分类号: U442.59
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 45次
引　用: 1次
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内容摘要

近年来,随着国家西部大开发战略的实施,山区桥梁建设项目日渐增多。由于山区地形、地貌情况变化剧烈,使得风场分布非常复杂。而现有的桥梁抗风规范仅适用于平坦地貌各向同性的风场条件,关于山区这类复杂地形、地貌,其风特性特征可能与规范规定值相差很大,需要通过现场实测才能正确获得桥址处的风环境特性。本论文以大宁河大桥工程为研究背景,开展了桥址处的风特性研究。本文主要开展的研究工作有:①.采用风速、风向传感器对大宁河大桥桥址处的风速、风向特性进行了为期一年半的现场实测,获得了该桥桥址处的平均风和脉动风数据。②.通过对实测数据进行分析研究,得到了该桥址处的平均风速沿高度变化规律、湍流强度特性、阵风因子、湍流功率谱和湍流积分尺度等。研究结果表明:①山区的风环境特性与平原地区有本质的差别。该桥桥址处的平均风速分布不符合规范推荐的对数律或指数函数模型,本次记录的平均风速最大值基本上发生在70m高度处,而不是在顶部。因此,山区风速的大小以及沿高度的分布规律主要与周围地形地貌有关,在对山区桥梁进行抗风研究时,其风剖面函数应该通过现场风速观测分析或在风洞中正确模拟当地的地形地貌,这样得到的桥梁风荷载和结构响应才能正确可靠。②湍流强度计算结果表明,桥址处10米标高处的湍流强度达到了40%以上,即使在90米高度处仍然高达20%左右。说明在典型的西部山区,脉动风的影响非常严重,这种大湍流会引起桥梁结构抖振。③本次得到的水平脉动风速谱与Irwin谱比较接近,只是风速功率谱曲线峰值点向高频段偏移,与规范建议的Simiu谱差异较大;而垂直方向脉动风速谱曲线与规范建议的Panofsky谱相差较大,其变化规律可以用以下公式来表达,即垂直脉动风速谱: 2④从本期实测结果来看,顺桥向湍流积分尺度的平均值为48.5m,横桥向湍流积分尺度的平均值为42.1m,只有规范值的70%左右。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-16
  1.1 研究目的与意义  8-10
  1.2 国内外研究动态  10-14
    1.2.1 国外研究状况  10-12
    1.2.2 国内研究发展状况  12-14
  1.3 本论文的研究内容与方法  14-15
    1.3.1 研究内容  14-15
    1.3.2 研究方法  15
  1.4 本章小结  15-16
2 大桥概况与桥址处地形、地貌及气象情况  16-20
  2.1 大桥概况  16-17
    2.1.1 拱座  16-17
    2.1.2 主拱肋及拱上立柱  17
    2.1.3 拱上桥面行车道  17
    2.1.4 主桥护栏、伸缩缝及其他  17
  2.2 地形、地貌  17-18
  2.3 气象  18-20
3 大宁河大桥桥址处风特性测量  20-30
  3.1 测量仪器与设备  20-23
    3.1.1 设备简介  20
    3.1.2 设备技术指标  20
    3.1.3 PH 风速风向采集仪  20-21
    3.1.4 安装与联接方法  21-23
  3.2 风速、风向采集软件研制  23-25
    3.2.1 软件简介  23
    3.2.2 软件操作方法  23-25
  3.3 仪器安装  25-27
  3.4 风速风向测量  27-28
  3.5 测量数据处理  28-30
    3.5.1 数据处理原则  28-29
    3.5.2 数据处理方法  29-30
4 大桥桥址处风特性分析  30-78
  4.1 平均风特性  30-37
    4.1.1 基本风速  30-32
    4.1.2 桥址处风向  32-34
    4.1.3 风速廓线  34-37
  4.2 湍流强度和阵风因子  37-69
    4.2.1 湍流强度定义及算法  37-56
    4.2.2 阵风因子定义及算法  56-69
  4.3 湍流功率谱密度函数  69-74
    4.3.1 风速功率谱的频域研究  69-71
    4.3.2 湍流功率谱的研究方法  71
    4.3.3 水平向湍流功率谱表达式  71-74
  4.4 湍流积分尺度  74-76
    4.4.1 湍流积分尺度的定义及计算方法  74-76
  4.5 本章小结  76-78
5 结论与展望  78-80
  5.1 主要结论  78
  5.2 展望  78-80
致谢  80-82
参考文献  82-86
附录  86

西部山区某钢桁拱桥桥址处的风特性研究

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