桥位风场特性研究方法探讨

在桥梁设计过程中,特别是初步设计阶段,准确获得大跨径桥梁桥位风场特性参数非常重要。本文以临猗黄河特大桥桥位处风场特性研究为背景,采用数值模拟和风场实测方法对风场特性进行研究。结果发现,风场实测位置处10m、30m、50m、80m高度的平均风速分别为2.7m/s、3.4m/s、3.9m/s、4.4m/s,数值模型对应位置处相同高度的风速计算值分别为2.90m/s、3.24m/s、3.55m/s、3.94m/s,误差分别为7.4%、-4.7%、-9.0%、-10.5%,计算结果满足工程需求。对处于复杂地形特别是峡谷谷口的大跨径桥梁,在初步设计阶段通过数值模拟方法获得桥位处风速数据的方法具有可行性。     

基于安全系统理论谈虎门二桥建设安全管理的抓手

文章以安全系统理论为依托,从人、物、能量、信息四个安全系统研究对象提出虎门二桥项目的安全管理的班组管理、培训教育、标准化建设、大型设备与大临设施管理、危险源辨识、专控工序、施工方案管理、隐患排查动态管理等具体的抓手,并结合项目特点介绍了这些抓手的运用情况,为类似项目和公路工程建设项目安全管理提供借鉴.     

典型沿海丘陵地区风场变化特性实测研究

针对沿海丘陵地区的风场变化特性,采用新型激光测风雷达配合手持自动气象站,对奉化黄贤村进行了设点气象数据的采集,并结合当地气象站的测风数据进行统计分析,在此基础上,研究了当地风速,风向随时间及地势变化的特征.结果表明,该地区沿海地带风速变化具有日周期性,风速风向变化规律受海陆风影响较大,丘陵地带风速风向受风速等级,地形及...     

北京郊外近地面风场特性实测研究

基于北京延庆县某一近地风剖面观测点,观测获得了近地面冬季季风剖面实测数据,研究了近地风剖面的平均风速和风向角、湍流度、阵风因子、相干函数、湍流积分尺度和功率谱密度等风场特性参数,并与现行欧洲、美国、日本等相关国家规范进行了对比分析。研究结果表明：实测风速沿高度的变化规律除3.5m高度外,12.5m高度范围内实测结果与各国规范值基本符合;随着高度的增加,湍流度和阵风因子呈逐渐减小的趋势;实测湍流度结果与欧洲、美国、日本等相关规范湍流度取值较为接近,而与GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》差异较大;10m高度范围内顺风向、横风向湍流积分尺度随着高度增加而增大,随着平均风速增大而增大,实测湍流积分尺度结果与国外规范值存在一定差异;随着测点间距增大,竖向相关性的衰减系数明显增大,且实测衰减系数结果与Davenport建议的衰减系数有明显差异;10m高度范围内各高度处的实测功率谱密度曲线基本一致,与已有经验谱有一定差异,但与Devenport谱接近。     

湍流尺度内风场的水平向空间相关性研究

基于2616h的风场实测脉动风速数据,研究了风场的水平向风速空间相关函数,提出了湍流尺度内的相关函数模型。结果表明：空间相关性的强弱与风向角、空间间距和平均风速密切相关。对不同风向角、空间间距和平均风速的空间相关函数曲线进行最小二乘法非线性拟合,确定了各曲线的衰减指数,纵向衰减指数与纵向空间间距和平均风速之比的1/2次方成正比,横向衰减指数与横向空间间距平方和平均风速之比成正比。在此基础上,建立了纵向、横向和混合向空间相关函数模型,并与现有的模型进行了对比。在湍流尺度内,Davenport模型计算值明显高估于实际风场的水平空间相关函数值,Schlez模型和Irwin模型计算值均大于实际风场的横向空间相关函数值,而文中提出的模型计算值与实际风场的水平空间相关函数值吻合较好,能有效预测脉动风速的水平空间相关性。     

基于北京中心城区实测的城市边界层风场特性

为了对城市边界层的特殊风场特性进行研究,利用位于北京中心城区325 m气象观测塔,在9个不同高度布置超声风速仪,得到了2013-2017年间风速、温度连续观测的实测数据.统计分析表明:北京城区以良态风为主,盛行北风、西北风及南风,但强风主要来自西北向;除昼夜温度变化外,城市边界层的热量交换很大程度受到下垫面逆辐射影响....     

台风“苏力”近地风场脉动特性实测研究

利用设置在福建省霞浦县牙城镇的观测点,成功测得了2013年超强台风“苏力”的近地脉动风场数据,在此基础上对台风的湍流强度、阵风因子、湍流积分尺度和功率谱进行了分析。研究结果表明：湍流强度和阵风因子随平均风速的增大而减小,当平均风速大于10 m/s时,数值趋于稳定;台风风场的横风向、竖直向湍流强度分量显著增强,顺风向、横风向、竖直向湍流强度分量比值达到1∶0.8∶0.55;台风风场的湍流积分尺度离散性较大,与平均风速、湍流强度无明显相关性,实测的台风脉动风功率谱与von Karman谱比较接近。     

模板体系对虎门二桥桥墩清水混凝土构件表观质量的影响研究

混凝土清水构件的外观质量不仅影响美观,也影响构件在自然条件下风化腐蚀程度.模板体系是外观质量的重要影响因素.基于耐久性设计和原材料优选结果,通过虎门二桥具体混凝土构件推荐配合比,开展了4种模板体系对清水混凝土外观影响与试块强度室内试验,对比了各种脱模剂对清水混凝土外观质量的影响差异,结果表明:采用钢模板+脱模剂模板体系...     

开阔地貌台风风场现场实测与风洞试验应用研究

基于100m高测风塔上风速仪的现场实测数据,获得了开阔地貌台风风场的平均风速剖面与湍流度剖面模型。在大气边界层风洞中准确模拟了台风风场和《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2001)规定的B类风场,并通过一个大跨刚性模型测压试验,详细分析与对比了两类风场条件下大跨屋面风荷载分布规律特征。研究结果表明:在开阔场地条件下,台风近地边界层平均风速沿高度分布符合对数律,亦满足指数律,风剖面幂指数介于规范规定的A类风场与B类风场之间,平均湍流度比B类风场规定值大1倍;台风风场作用下,开阔地貌大跨结构屋面风荷载受湍流度的影响远高于受平均风速剖面的影响,体型系数随湍流度的增大而增大,屋面风荷载亦随之增大。     

虎门二桥悬索桥主缆系统安装施工监理重难点分析

以虎门二桥争创詹天佑奖和鲁班奖双奖优质桥梁工程为建设目标,分析研讨虎门二桥悬索桥主缆系统结构特点和安装施工重难点,制定合理的主缆安装施工方案和预案,实现主缆系统安装施工监理安全质量控制。     

虎门二桥G4-1及G4-2合同段钢箱梁同精度匹配工艺方案

介绍了虎门二桥钢箱梁的结构特点,并对钢箱梁制造的精度控制和焊接采用的技术进行了深入研究,重点阐述了制造难点、工艺措施及钢箱梁的质量控制,以达到两个合同段间的精确匹配。     

台风边缘区风场特性及其作用下高耸桅杆结构风效应实测研究

以深圳356 m气象梯度塔记录的风速时程数据为基础,分析了台风“圆规”边缘区风场平均风速、湍流度及风谱特性,并进一步探讨了台风作用下梯度塔的风致响应特征。结果表明：台风边缘区域大风时段风剖面指数均值为0.243,高度40 m以下湍流强度介于GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》中C类与D类场地之间,高度320 m处湍流强度则接近C类场地的;von Karman谱与高度320 m处实测风谱吻合较好,但与低空实测谱存在一定差异;台风激励下梯度塔以横风向振动为主,且风振多模态参与特征明显,纤绳振动不可忽略;结构加速度响应幅值对梯度塔的模态频率和阻尼存在一定影响;结构x向和y向前三阶模态频率整体呈现随加速度响应增大而减小的趋势;阻尼比的识别结果较为离散,y向的前三阶和x向的一阶模态阻尼比随结构加速度响应增大而增大,而x向的二阶和三阶模态阻尼比则随响应增大呈减小的趋势。     

近地台风风场特性及低矮房屋风荷载现场实测研究

通过研制的可移动平坡屋面实验房风压及台风风场现场实测系统,研究近地台风风场特性和低矮房屋表面风荷载分布规律。基于实验房获取到的10余次近地台风风速和风压实测数据,对近地台风风场湍流特征参数如湍流强度、阵风因子、湍流积分尺度及脉动风速功率谱等,按来流不同方位地貌状况进行分类研究;同时分析了斜向强风最不利工况下,屋面角部区域风压分布特征。分析结果表明: A、B、C类地貌条件下,台风顺风向湍流强度均值分别为0.13, 0.21, 0.32;阵风因子同湍流强度正相关,湍流积分尺度随湍流强度增加而减少;与季风相比,台风眼壁区域的顺风向脉动风速功率谱密度值略大于季风的实测值,而横风向脉动风速功率谱密度值显著大于季风的实测值;在低频和惯性子区范围,台风眼壁区域的顺风向脉动风速von Karman和Harris谱拟合值与实测值吻合较好;在斜向风作用下迎风屋檐角部边缘测点区域具有较高峰值负压和脉动风压,峰值负压系数达-13.5。     

风场长期观测与数据分析

为了进行风场现场实测研究,对1组风速采集设备的风场长期观测结果进行了分析.基于现场实测数据,得到了10 m和20 m高度处10 min平均风速年最大值的风玫瑰图;选取了总时长达75 h的18组大风记录,计算了湍流强度、风剖面参数、剪切波速;拟合了风速谱并与Von Karman谱、欧洲规范谱进行了比较;统计了主风方向湍流积分尺度;对风场的垂直相关性进行了分析.结果表明:实测湍流强度较经验值略大;风剖面参数的离散性大,而且均值与荷载规范取值存在一定差异;实测大风记录拟合风速谱与Von Karman谱和欧洲规范谱吻合良好.     

上海环球金融中心工程场地良态风环境特性观测分析

随着我国东南沿海地区超高层建筑不断涌现,对于高空风环境参数的现场实测和分析工作日显突出,这部分内容亦超出了我国建筑结构荷载规范的要求.上海环球金融中心大厦位于上海市浦东陆家嘴地区,周边超高层建筑排列密集,场地条件非常复杂,场地类别介于C类和D类之间.对上海市环球金融中心施工阶段高度为246～343 m的中强度脉动风特性进行了现场实测,统计并比较了不同高度和来流方向的紊流强度、阵风因子和紊流积分尺度,对水平和垂直方向来流脉动风功率谱密度函数进行了曲线拟合.     

不同台风场模型的比较研究

介绍了经典的藤田风场、内域藤田+外域高桥风场、修正外域藤田风场、Jelesnianski风场和Holland风场,并比较分析了各风场模型的气压、气压梯度力和风速沿着径向的分布廓线,对工程结构的防灾设计有重要意义。     

实测风场风速风向耦合的三维非平稳特征研究

为了获取考虑风速风向耦合效应的实测风场非平稳特征,在获取三维脉动风速时程的过程中,采用EMD方法建立了三维脉动非平稳风速模型,并推导出了脉动风速时程表达式,进一步发展了风速时变标准差、时变湍流强度的概念。以高层建筑实测台风数据作为算例,并与平稳风速模型进行对比分析,验证了非平稳风速模型的准确性和优越性：不需要选取基本时距;时变的物理量能反映微观特征,更能反映风速的非平稳性。通过平稳度指数检验了数据分析过程的平稳性特征,结果表明：风速在频域内的平稳性指数随着频率的增大而逐渐增大;不考虑风向时,风速的平稳性指数大小是与风速的变化速率相关的;非平稳风速模型所计算的脉动风速平稳性较平稳性模型方法所分析结果有所改善。     

台风“浣熊”近地风特性研究

本文基于浦东国际机场附近的同济大学实测基地获取了台风"浣熊"影响下的近地风速,研究了"浣熊"台风影响下格构式塔架结构的近地脉动风速随平均风速的变化规律,同时得出在"浣熊"台风作用下,脉动风速概率密度函数与高斯分布曲线吻合较好。     

丘陵地形风场水平非均匀性和导线风荷载

对于大跨度输电线而言,风场水平特性对输电塔线体系的结构设计有重要影响。我国现有GB50545—2010《110～750 k V架空送电线路设计规范》采用风压不均匀系数来衡量风速沿空间分布的不均匀性。在浙江舟山某丘陵地形长约500 m的输电线路沿线构建了一套多点同步风速监测系统,采集获得了近1年的风速风向及温度等数据。基于现场实测数据,分析丘陵地形周边的水平风场特性,定量计算不同档距条件下的平均风速不均匀系数和极值风速不均匀系数。讨论了国内外导线风荷载计算方法中风压不均匀系数和档距折减系数的取值依据,并与现场实测数据得出的经验算式进行对比分析。实测得到的极值风速不均匀系数经验式与国内外荷载计算标准档距折减系数取值基本一致,也与DL/T 5551—2018规范报批稿中给出的档距折减系数计算式相符。     

台风作用下输电塔塔周风场与动力响应实测分析

通过安装于台风中心的输电塔监测装置获取的实测结果,分析了台风“海马”经过期间塔身所处位置的风场特性及其动力响应特征。测试和分析结果表明：台风登陆前后,处于风眼区域的塔身位置处风向相反,登陆时刻的风速明显减小。台风经过期间湍流度和阵风因子均随风速增大呈现明显的非线性减小。10min平均风速大于10m/s后,顺风向湍流度稳定在20%~40%之间,阵风因子小于2.0。塔身位置处的顺风向脉动风速谱相较von Karman经验谱,其低频段吻合较好,高频区域能量明显偏低。不同风速下的塔线体系频率和阻尼相对稳定,对于1阶弯曲,横、顺跨线向阻尼比均约为2.5%,其较一般钢结构的偏高。输电线和塔身的耦合共振不明显。实测塔头加速度频谱分析表明塔身横、顺跨线向的1阶整体弯曲模态振动显著,但其模态位移在塔头总振动位移中占比不到10%,表明塔身动位移是以背景分量为主。