典型峡谷Ⅴ型地貌下桥址区风特性

为得到山区峡谷典型Ⅴ型地形下的桥梁抗风设计的关键风特性参数,通过“数值风洞试验”建立模型,以实桥为工程背景构建三维地形网格,基于3种典型湍流模型和流体壁面粗糙度对桥位的风场特性进行分析,选取最优湍流模型和流体壁面粗糙度对该地形桥位处的风场特性进行分析;围绕两个影响桥址区风特性的地形参数(山体高度和夹角),阐明Ⅴ型峡谷地形下风特性参数的变化规律,并与现行规范进行对比,推算桥面设计基准风速。结果表明:该Ⅴ型峡谷地形的最佳湍流模型和流体壁面粗糙度分别为RNG k-ε和20 m;随着山体高度及山体夹角两参数的变化,风速增加幅度分别为2.37%~12.56%和1.24%~6.98%;山体高度及山体夹角两变参数下,梯度风高度分别为700 m和800 m左右;实际湍流强度大于规范中四类地表规范值,在离地高度40 m范围内,湍流强度更接近于D类地表。实际Ⅴ型峡谷桥址区不能简单按规范归为C类或D类地形,在设计风参数计算时应综合考虑规范和经验公式,还可借助模拟手段来提高其准确性。

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。

湖南电网风区分布图的绘制与应用

运行经验表明,风灾故障对电网安全运行的威胁日趋严重,但在抗风设计、改造中所采用的典型气象区域风速分级标准较为笼统,缺少相关数据,不能有效地指导架空输电线路抗风灾工作。研究了湖南电网风灾故障分布特征,对湖南近30年气象数据进行了统计和对相关标准进行了修正,采取极值I型分布概率模型完成了湖南电网30年、50年和100年重现期最大风速统计,提出了湖南电网风区分级标准,完成了湖南电网风区分布图的绘制,得到了湖南风速分布情况。在此基础上,给出了湖南电网风区分布图的应用原则和建议,可为架空输电线路抗风灾设计、改造提供依据,给电网防风灾提供技术支撑。

基于2008—2015年实测数据的苏通大桥风速风向联合分布分析

为充分掌握苏通大桥桥址区基本风速,基于大桥结构健康监测系统(SHMS)运行7年(2008年1月至2015年3月)的实测数据开展了桥址区风速风向联合分布分析.利用安装在主梁跨中上游、跨中下游和南塔塔顶的3个风速仪采集的数据,以1个月作为基本抽样时间间隔,采用阶段极值法抽取极值样本.在进行Gumbel,Frechet和Weibull分布函数的参数估计后,根据风向频度函数得到桥址区风速风向联合分布,据此对桥址区10,50及100年重现期的极值风速进行了推算.结果表明,Weibull概型风速风向联合分布函数较Gumbel和Frechet概型更为合适,考虑风向影响的基本风速使结构抗风设计更加接近实际情况,而苏通大桥抗风设计时所采用的基本风速偏于保守.

山区峡谷桥梁设计基准风速的确定方法

为向山区桥梁设计提供重要参数,以某大跨度悬索桥为工程背景,在缺少桥址风速数据的情况下,利用桥位附近气象站资料,用气象学分析法计算出桥位处逐年最大风速;分别用极值Ⅰ型法和虚拟气象站法计算出桥位100年一遇最大风速;比较2种方法的计算结果,并偏安全地取较大值作为桥址基本风速;最后,通过地形修正,以得出桥梁设计基准风速.结果表明:气象学分析法比虚拟气象站法计算的桥梁设计基准风速小;在缺少桥位风速的情况下,宜采用虚拟气象站法计算出的桥梁设计基准风速.

脉动风速功率谱与随机Fourier幅值谱的关系研究

功率谱密度函数是随机过程在频域内的重要特征量,但由于其本质上是平稳过程的频域数值特征,致使其很难全面反映原始随机过程的概率信息,这就需要从更本源的意义上考察随机过程。本文试图从Fourier随机函数的角度反映随机过程,将经典的功率谱密度函数中具有物理意义的可测变量看作随机变量,利用功率谱与Fourier幅值谱的关系,定义了随机Fourier幅值谱;以Davenport谱为例,证实当地面粗糙度服从对数正态分布、10m高度基本风速服从极值Ⅰ型分布时,可通过功率谱构造具有物理意义的随机Fourier幅值谱。通过实测风速Fourier谱与随机Fourier幅值谱的比较,证明随机Fourier幅值谱的概念具有合理性。

坝陵河大桥桥位风速观测及设计基准风速的计算

架设在峡谷上的大跨度桥梁,由于桥位处地形复杂,离谷底较高,设计基准风速一般无法通过抗风规范查得,需要进行专门的分析或测试。针对坝陵河大桥的设计基准风速问题,分别通过附近气象台站的数据和专门架设的观测塔的观测数据,通过分析得到了桥位处的设计基准风速。对类似地貌大桥建设设计基准风速的取得具有一定的参考意义。

杭州湾大桥观光塔风速风向联合分布

采用概率相关系数(PPCC)最大化原则和极大似然法,根据杭州湾中心岛屿玉盘山气象站的实测风速资料,分析不同风向的最优分布类型,探讨最优分布类型与概率曲线相关系数随形状参数变化规律之间的关系,并用风速风向联合分布推算设计基本风速。研究结果表明:在3种极值分布中的PPCC随形状参数递减的分布为最优,具体哪种分布的PPCC递减则依赖于具体风速样本,因此在以后的风速概率拟合中可以先由PPCC的规律确定分布类型,然后仅求解此分布的有效最优参数;16个风向中的最优分布除正西方向是极值Ⅱ型外,其他都是极值Ⅲ型;用联合分布推算的基本风速比传统的非联合分布的结果略低,传统的方法得到的基本风速偏保守,用联合分布推算基本风速更加科学。

基于长期实测数据的西北地区风力发电场风速风向联合概率分布分析

为更准确地研究风力发电结构在风荷载下的结构响应,基于甘肃气象局提供的1981-2017年甘肃六地风速风向实测数据,对各地区的风速风向联合概率进行分析.抽取每天的最大极值风速及其对应风向为极值样本,统计分析得到各地区风速风向联合分布.将Gumbel,Frechet和Weibull分布函数线性化的基础上,利用最小二乘法拟合各分布函数参数,根据参数拟合结果推算各地区10,50和100年重现期的极值风速,并和各地区最大基本风速规范建议值进行对比.研究结果表明,考虑风速风向概率影响的基本风速更加符合实际情况,最大基本风速规范建议值偏于保守.

国内JB/T 4710—2005和美国UBC-97标准中基本风参数的转换

阐述了国内标准JB/T 4710—2005和美国标准UBC-97中关于基本风速和风压的定义;分析了两种标准体系下该参数的差异;提出了一种转换方法,国内标准体系中的基本风速和风压值,经过转换便可更合理地采用UBC-97标准的计算方法对国内项目中的塔器进行风弯矩的求解。

风速统计特性研究探讨

结合上海地区两个气象站的实测数据，在对上海地区的风特性进行分析研究的基础上，提出了风速统计特性研究的一种改进方法。

中美结构设计规范风荷载计算比较

风荷载是各种工程结构的重要设计荷载,笔者详细地比较了中国《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)和美国《建筑物和其他结构最小设计荷载》(ASCE/SEI7-05)规范中基本风速、地形/高度系数、体型系数和动力放大系数等参数的异同。在此基础上利用中美规范计算比较了若干建筑物和中心支撑钢框架的主体结构风荷载。美国规范计算的建筑物主体结构的风荷载值大约高出中国规范计算值的10%～20%。

中外规范基本风速对比分析

为了解开涉外项目中部分工程技术人员的困惑,针对目前中外规范中基本风速定义不同的情况,通过对美国、英国-欧盟、德国、俄罗斯、日本、印度和中国规范基本风速定义中的标准高度、时距、重现期、地面粗糙度类别等要素进行逐一对比分析,得出各国规范中基本风速定义的异同。基于上述规范基本风速的对比分析结论,进一步探讨了不同规范间基本风速的转换选取方法,以确保涉外项目的风荷载取值合理。

基于证据理论的风速不确定性建模

风速决定了风电场的输出功率,风速模型是研究含风电系统运行与规划的重要基础。提出一种基于证据理论的风速不确定建模方法。采用证据理论中基本可信度分配的概念描述风速;提出依据实测历史数据确定基本可信度分配的焦元和信任函数的实现方法,并设计等概率区间和等取值区间2种建模策略。以某风电场实测风速为例对基于所建模型和基于概率分布及区间分布的模型进行仿真比较,结果表明所提模型能确定风速的似然累积概率分布和信任累积概率分布,能更有效地描述和处理风速不确定性信息。

不同气候下海峡两岸建筑抗风标准之基本风速比较

为明确闽台两地基本风速的合理取值,以台北市某气象站1961-2015年的实测风速数据为研究对象,基于两岸现行建筑结构抗风标准,分别选用年最大风速法和台风风速法取样,采用极值I型分布模型,对不同气候模式下的基本风速进行了比较研究.结果表明:对于相同的风速观测数据,根据台湾建筑抗风标准TB2015获得的极值风速略小于现行建筑抗风标准GB50009获得的极值风速(福建),而基本风速正好相反,但是两者之间的差别均很小;台风气候模式下的极值风速/基本风速预测值要大于混合气侯模式下的对应值,且与实测极值/基本风速最为接近,误差均小于0.5%;对于受台风影响严重的海峡两岸地区,建议采用以台风风速法取样的台风气候模式下的基本风速.

基于BP神经网络的年风速极值数据插补及基本风压计算研究

东南沿海台风活动频繁地区的基本风压取值是建筑结构设计的重要依据,但由于历史长的气象站点少,导致建筑结构设计时风压取值混乱。本文构建了优化的BP人工神经网络,以7个建站历史长的参考站点风速观测数据作为输入,以目标站近几年的风速观测数据作为目标值,对网络进行训练和泛化能力检验,得到了良好效果。再以参考站早期的风速观测值作为输入,推测目标站早期无记录时的风速极值,选取台风登陆活动相对频繁的连续30 a风速极值,按照极值I型概率模型计算50 a一遇的风速最大值和基本风压。通过对比分析发现,该方法算得的基本风压值比较合理。

鲁固特高压直流输电线路黄河大跨越气象条件的确定

鲁固特高压直流输电线路,是外电入鲁继±660kV银东线、±800kV昭沂直流后的第3条直流输电通道,在山东境内跨越黄河,主跨越档距超过1300m,最高铁塔高度接近140m,设计阶段需按照大跨越设计。结合工程实际,重点介绍了黄河大跨越的气象条件选择,包含基本风速,设计冰厚,气温、雷暴日等参数的确定,可为后续工程的黄河大跨越设计工作提供参考。

中美基本风速的换算

由于中美规范间基本风速的确定采用不同的时距,导致基本风速不同。本文提供了一个基本风速换算方法,以应用于不同规范。

中美规范风荷载的计算比较

伴着我国走出国门走向世界战略的提出,我院境外项目的开发也越来越多,许多工程要求采用美国标准进行设计计算,中美两国规范中对风荷载的计算存在较大的差异,现针对中国《建筑结构荷载规范》(GB5009-2001)和美国《Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures》(ASCE 7-10)中关于风速、基本风压、风荷载等的计算差异与换算关系进行分析比较,以供设计同仁参考。

佛山地区考虑风向影响的基本风速统计分析

基于南海气象站的气象资料,首先对三种极值分布的参数进行估计,并对三种极值分布进行线性相关性检验,得出南海气象站风速极值分布更接近Weibull分布;其次对Weibull分布参数的谐波函数拟合曲线,得到任意风向角下的分布参数;最后分析各风向角下的基本风速;所得到的结果可为建筑结构抗风设计提供参考。