苏通大桥桥址区实测强风非平稳风特性分析

以2012年"达维"和"海葵"台风期间苏通大桥SHMS实测风数据为研究对象,采用游程检验法对桥址区实测风速进行了平稳性检验,对比分析了基于平稳和非平稳风速模型计算得到的平均风速风向(时变)、紊流强度、紊流功率谱密度等风特性,并采用基于小波变换(WT)的演变功率谱密度(EPSD)估计方法,进行了实测强风非平稳演变功率谱分析。结果表明,实测风速表现出明显的非平稳特性;由于时变趋势项的引入,非平稳风速模型比传统平稳风速模型能更好地表征实测强风特性;所得演变功率谱密度直观地展示了实测脉动风速能量的时频分布,EPSD均值与傅里叶变换谱吻合良好,验证了EPSD估计的可靠性。研究结果可为今后非平稳风场实测分析及数值模拟提供参考。     

基于复杂地形环境的超高层双塔建筑风荷载特性研究

计算流体力学的快速发展,为高层建筑风荷载特性分析提供了有利工具。为了探究复杂地形是否会对超高层双塔建筑造成一定影响问题,完善建筑设计方案,该文以风荷载特性为研究指标,采用模拟试验分析法展开探究。模拟试验结果表明,超高层双塔建筑容易受复杂地形的影响,顺风建筑的风荷载中高频部分与低频部分的脉动成分变化相反,前者上升,后者出现下降趋势,该结论的得出,有助于建筑设计与施工水平的提升。     

考虑台风空间位置的桥址区风特性模型实测研究

风特性是桥梁结构抗风设计的前提条件。为准确表征台风移动对桥址区风特性的影响,利用桥梁结构健康监测系统测得的多次台风实测数据,研究了考虑台风空间位置的桥址区风特性模型。基于已有台风解析模型和台风路径数据,模拟了台风过境期间桥址区平均风速时程,并利用实测结果验证了解析模型的有效性。在此基础上,分析了湍流强度、阵风因子、湍流积分尺度等脉动风特性参数随桥址区和台风中心距离的变化规律,据此研究了脉动风特性参数的空间分布模型。结果表明,已有台风解析模型可实现桥址区平均风速的模拟;台风空间位置变化对桥址区脉动风特性影响显著,空间分布模型能有效反映台风移动过程中桥址区脉动风特性的基本变化特征,可为大跨度桥梁等工程结构设计与运维提供有益参考。     

基于现场实测临海地区特大型冷却塔风振响应非平稳特性研究

忽视特大型冷却塔风振响应的非平稳特征可能会导致对结构响应极值的估算偏差和风振作用特性的错误理解。为此,以某沿海地区特大型冷却塔(高190 m)为研究对象,通过现场实测获取了超高雷诺数和真实湍流条件下特大型冷却塔的风振响应信号;在对实测信号进行降噪滤波处理后进行了不同时距的信号非平稳识别,并分别基于平稳分析模型和非平稳分析模型对特大型冷却塔的响应统计值、峰值因子和极值响应进行对比研究。研究结果表明:临海地区特大型冷却塔风振响应表现出较强的非平稳性,部分响应信号的"大偏斜"或"高峰态"现象是由非平稳特征引起,采用非平稳模型可以更有效地判别信号的真实非高斯特征;此外,响应峰值因子普遍大于3.5,忽视非平稳特性将导致极值估计的缺陷,既无法提供足够的保证率,又降低了响应极值计算结果的经济性。     

山区地形实测风非平稳特性和非高斯特性分析

为了分析山区桥位实测风非平稳特性和非高斯特性,采用统计学Augment Dickey Fuller(ADF)法对实测风速样本非平稳性进行了定量检验,利用小波变化法提取非平稳风的时变平均风速,最后对实测风样本脉动风速分别进行平稳风速模型与非平稳风速模型下的高斯特性对比分析。研究结果表明:山区地形可能会出现突变风。常见非平稳风样本和突变风样本采用非平稳风速模型计算时变平均风速最大值比采用平稳风速模型计算10 min常值平均风速最大值大。常见非平稳风样本采用非平稳风速模型和平稳风速模型计算脉动风接近高斯分布;突变风样本采用非平稳风速模型和平稳风速模型计算脉动风为非高斯分布。     

海边坡角可调试验房风荷载现场实测研究

在东海边上海浦东国际机场附近建造了一栋坡角可调的低矮房屋及测风塔,以对海边附近的风场特性及低矮建筑屋盖表面风压特性进行研究。该变坡房最大特点是屋盖坡角可以在0～30°之间自由调节,以便分析坡角变化对屋盖表面风压的影响。本文首先分别对0°、10°及20°屋盖坡角下选取的10分钟风压时程信号进行了分析,并与1:30刚性测压风洞试验相应结果进行了对比,表明屋盖表面平均及脉动风压分布与风洞试验结果吻合较好。其次,对风速、风向角的平稳性及其之间的相关性进行了分析,说明风速与风向角之间耦合作用明显,尤其竖向风向角对风速脉动影响较大,时间滞后为0时两者之间相关系数接近-0.5。最后,对屋盖表面风压信号的非高斯特性进行了研究,发现偏度与峰度之间具有较好的线性关系,并给出了0°、10°及20°屋盖坡角下偏度与峰度的线性拟合公式。     

高海拔深切峡谷桥址风场特性实测研究

结合某深切峡谷大跨度桥梁桥址区测风塔长期的风观测数据,统计分析桥址区风场的平均风特性,以风速超过8 m/s为强风标准,分析强风样本的脉动风特性。研究结果表明：深切峡谷地形对风场特征存在显著影响,风特性参数呈各向异性分布,最大风速与极大风速对应风向集中分布在峡谷轴线附近,各观测高度主风向均为SSE方向,强风攻角以负为主,风速、风攻角与风向具有显著相关性;风速垂直分布规律不再准确符合指数律模型,风剖面指数随风速增大而减小,与风向具有显著相关性,拟合风剖面指数的均值为0.09;顺风向、横风向与竖向紊流强度分别为0.17、0.12、0.27,竖向紊流强度偏高,采用线性与非线性模型均能较好地拟合紊流强度与阵风因子的关系;紊流积分尺度高于规范推荐值,随风速的增大而增大;实测功率谱与理论谱吻合程度欠佳,竖向功率谱偏高,脉动风速功率谱在惯性子区不满足各向同性假设。     

峡谷复杂地形风场空间分布特性试验研究

山区峡谷地貌复杂,风场参数确定是桥梁设计面临的突出问题,而现有桥梁抗风规范缺乏对此类地形条件的描述;以某实桥作为工程背景,进行了桥址区峡谷地形风洞试验研究。根据试验数据分析了峡谷复杂地形下不同风向的平均风和脉动风特性,并基于气象站历史风速记录和规范风速标准,总结了以梯度风高度及基本风压推算桥址区基本风速的方法。试验结果表明:桥址峡谷地带,无明显峡谷风效应,平均风剖面分布不能依据统一形式描述;拟合得到桥址桥面高度处风速剖面指数α=0.20,地表类型归为C类;顺着峡谷中心来流,湍流强度值明显小于其它来流;与理论曲线相比,实测风速功率谱在低频段偏低而高频段略微偏高;随着风向角增大,水平脉动风速谱向高频段偏移。     

基于城市中心区实测风场的高层建筑风荷载特性

风剖面是影响高层建筑风荷载特性的主要因素。为了探究城市中心区风场下高层建筑的风荷载特性,选取了北京气象塔2013年-2017年连续观测的实测风速数据,采用指数率模型并结合城市边界层分层结构对实测风场风剖面进行了拟合。通过刚性模型风洞测压试验得到了宽厚比D/B=1, 2, 4三种超高层建筑在实测风场下的风荷载,并将试验结果同规范中的B、D类风场进行了对比。研究表明：基于分层结构,采用指数率模型拟合得到的实测风场幂指数为0.35,其平均风速剖面同D类风场相似,湍流度剖面则大于D类风场;与B、D类风场下的风荷载相比,实测风场对超高层建筑的平均风荷载影响较小,对脉动风荷载的影响较大,且建筑宽厚比增大后,其在实测风场下的脉动风效应显著增强;建筑基底横风向和扭转向力矩系数间具有较强的相关性,且存在极值相关性,特别是90°风向角时的D/B=4建筑,两种相关性在实测风场下均显著增强。     

台风“海葵”近地风脉动特性实测研究

基于10、20和30 m高度处台风"海葵"影响下的上海浦东地区近地风现场实测数据,分析了阵风因子、湍流度、峰值因子以及湍流积分尺度的变化规律。结果表明,各向阵风因子随高度和风速的增大而减小;不同高度处各向湍流度随风速的增加而减小;峰值因子基本上随平均风速的增大略有减小但是变化不甚明显且离散性较大,观测高度对峰值因子随时距变化的影响较小;各向的湍流积分尺度均有随平均风速的增大而增大的趋势,并且随着平均风速的增大,其离散度也略有增大,不同高度处纵向和横向湍流积分尺度均随时距的增大而增大。     

地铁水平活塞风阀速度场特性实测研究

通过对不同工况下车站两端水平活塞风阀速度场的实测研究,得到进站端和出站端水平活塞风阀风速值分别呈现3个和2个典型变化阶段,定量分析了各阶段风速持续时间和换气体积特点。对比分析得到出站端水平活塞风阀的风速持续时间和速度特征值均高于进站端水平活塞风阀,双风井同时开启工况风阀处换气体积最大,区间通风效果最佳,其次为单独开启出站端活塞风井的工况。     

地铁水平活塞风阀速度场特性实测研究

通过对不同工况下车站两端水平活塞风阀速度场的实测研究,得到进站端和出站端水平活塞风阀风速值分别呈现3个和2个典型变化阶段,定量分析了各阶段风速持续时间和换气体积特点.对比分析得到出站端水平活塞风阀的风速持续时间和速度特征值均高于进站端水平活塞风阀,双风井同时开启工况风阀处换气体积最大,区间通风效果最佳,其次为单独开启出站端活塞风井的工况.     

大型汽轮发电机组径向滑动轴承动特性的现场实测

本文提出了对运行中的透平机组进行现场实测的方法。以阶跃力作为激振力,用非线性曲线拟合来拟合转子各支点频响函数后,导出多跨转子各轴承的动态系数。     

润扬大桥桥址区实测台风非平稳特性研究

为了研究润扬大桥桥址区实测强风的非平稳特性,以麦莎和卡努台风为研究对象,采用多尺度小波变换方法提取了顺风向及横风向时变平均风速,并进一步计算了实测脉动风速的紊流强度、阵风因子、积分尺度和功率谱密度等非平稳风特性。在将非平稳风特性与平稳风特性进行对比的同时,重点对比分析了两台风非平稳风特性的异同点。结果表明:两实测台风的顺风向风速均表现出较强的非平稳性,横风向非平稳特性则相对较弱;平稳风速模型过高地估计了实测台风的紊流特性,致使其紊流强度值大于非平稳风速模型的计算结果;麦莎台风非平稳紊流强度顺、横风向比值大于1,而卡努台风的对应值小于1;两台风的实测非平稳风谱在低频段均小于Kaimal谱,在中高频段则较为吻合。     

应力板带桥动力特性与人致振动响应实测

开展应力板带桥动力特性与人致振动响应的现场实测工作。首先,基于环境激励和冲击法,开展该桥动力特性测试;其次,基于随机子空间法和峰值拾取法,获得应力板带桥的前三阶自振频率、振型与阻尼比;最后,基于该桥动力特性实测结果,开展单人和队列同步行走以及随机行走测试,获得桥的人致振动响应,并对其振动舒适性进行评价。研究表明（：1）应力板带桥动力系统具有典型的低频、小阻尼比（<0.002）和密集模态特点（;2）人群同步行走时的结构响应并非单人响应的线性放大;与桥面人数相比,结构振动响应对行走步频更为敏感（;3）进行振动舒适度评价时应充分考虑结构使用功能和所处环境。     

浙南滨海丘陵地貌台风近地风剖面特性实测研究

基于浙江苍南滨海丘陵地貌测风塔(100 m),实测获得了台风"莫拉克"登陆历程中不同高度风速及风向数据,并进一步研究了不同高度的平均风速和风向角、湍流度、阵风因子、相干系数、湍流积分尺度和功率谱密度等风剖面特性参数。研究表明:在测风塔所置浙南滨海丘陵地貌,台风作用下不同高度处的10 min平均风速和风向角的变化非常同步,指数律能较好的反映风速沿实测高度范围内的分布规律;随着高度的增加,湍流度、阵风因子呈逐渐减小的趋势,湍流积分尺度均值呈逐渐增加的趋势;湍流度与我国规范差异较大,国家规范偏于保守;湍流度与阵风因子之间基本为线性关系,随着湍流度的增大,阵风因子相应增大,且随着高度增加,线性关系的离散度逐渐变小;顺风向湍流积分尺度的中位数剖面与日本规范较为接近;脉动风速的功率谱密度在顺风向与Von Karman谱在拟合较好,尤其是100 m处,而在横风向相差较大;随着风速仪间距增大,相关性迅速变弱,同等间距时,高处要比低处的相关性好。     

某大跨悬索桥风振响应的现场实测与理论对比分析

结合东海某大跨悬索桥的健康监测系统,同步实测了桥面处的风速以及加劲梁和吊索的风振加速度响应,采用统计方法及频谱分析对结构响应的长期实测数据进行了分析,探讨了结构构件风振响应的实际特性;同时将强风作用下加劲梁响应的实测值与抖振分析的理论结果进行了对比研究。结果表明,加劲梁的RMS响应与垂直桥面平均风速基本呈线性关系,加劲梁的响应以低频为主,其动力特性随风速的增大变化不大;吊索的振动主要是高频的涡激振动,同时迎风侧的吊索响应要明显高于背风侧吊索响应;由于大跨度悬索桥抖振响应计算和实测过程受大量复杂和不确定因素的影响,理论分析结果要明显大于实测值。     

山西日报社多功能大厅现场实测

本文对山西日报社多功能大厅进行了无粘接了应力张拉控制和一系列现场实测，利用力传感器现场监控无粘接予应力张拉，对该结构的施工起到了监控作用，保证了无粘接予应力最终拉张结果达到了设计要求，本文得到了一些有价值的结论，可用于指导该类结构的设计与施工。     

高架轻轨箱梁噪声辐射现场实测分析

对武汉轻轨一号线某高架段25 m跨单箱单室预应力钢筋混凝土简支箱梁的噪声辐射进行了现场测试。将采集的噪声信号利用快速傅里叶变换技术通过相干函数进行一定程度的净化,从而获得真实的结构辐射噪声。绘制了箱梁结构表面辐射声压级等值线图。比较分析了综合噪声和结构辐射噪声的A声级。分析结果表明:近轨时箱梁结构各部位的辐射噪声明显大于远轨时箱梁结构各部位的辐射噪声。在近轨和远轨两种工况下,底板和翼缘的辐射噪声都大于腹板。箱梁各部位的辐射声压级在跨长方向和桥宽度方向上都表现出非单一的变化规律,需结合列车运行工况具体分析。轻轨箱梁结构辐射噪声级在61~66 d B(A)之间,实际工程中为了获得真实的结构辐射噪声级需将测得的综合噪声级减去约2 d B(A)(背景噪声影响)。实测分析结果可让工程技术人员了解箱梁噪声辐射情况,为后期箱梁的降噪设计提供参考依据。     

苏通大桥凤凰台风现场实测分析

苏通大桥地处中国东部沿海地区,该地区易受台风袭击.为了分析该桥桥址区的实际台风特性,建立桥址区台风特性数据库,在大桥塔顶、主梁跨中及梁端安装了超声风速仪进行桥址区风特性现场实测.2008年7月台风"凤凰"袭击江苏时,风速仪记录了经过桥址区的三维强风样本.通过对实测凤凰台风数据的分析,得到了10-min平均风速和风向、紊流强度、紊流积分尺度以及紊流功率谱密度函数等强风特性.结合与现行桥梁抗风规范的对比,总结了桥址区的台风特性及规律.结论为大桥的抗风评价提供了可靠依据,同时可供华东沿海地区其它工程结构的抗风参考.