台风登陆期间跨海大桥风-浪-流作用结构振动分析

台风登陆时,常诱发狂风、巨浪、风暴潮等自然灾害,威胁跨海大桥的安全。开展台风登陆期间跨海大桥风-浪-流多灾害作用随机振动分析对桥梁结构设计及安全运营有重要作用。首先,介绍台风登陆期间的风-浪-流多灾害数值模拟技术,利用台风混合风场模型驱动SWAN+ADCIRC波流耦合模型实现桥址海域台风期间的风、浪、潮、流模拟。然后,总结了风、浪、潮、流荷载的计算方法,其中风荷载采用了台风风谱,波浪荷载考虑台风波浪谱及各墩非一致激励。以某跨海公铁两用大桥为例,基于台风“艾利”期间的环境参数模拟结果,并借助有限元软件ANSYS开展跨海大桥多灾害作用振动分析。研究结果表明,长期响应的统计特征可利用每次10 min的30次短期随机时程分析结果均值作为代表值,桥梁短期动力响应极值服从广义极值分布;考虑风向、波向变化对桥梁随机振动分析结果影响显著。

深中通道管节港内系泊动力响应试验研究(Ⅱ:双管节试验)

以深中通道工程海底隧道为依托,对管节在港内系泊防台开展物理模型试验,量测系缆力以及管节运动响应参数,探究管节在系泊状态下的动力响应特征及规律。研究主要结论有:环抱式港区内泊位系泊条件是对波浪掩护条件最好的位置最优,靠近口门的泊位最差;不同载况下,空载时风场的作用最显著而有沉放驳和测量塔的重载+工况下,风的作用力也要明显大于仅管节的重载情况,与管节半载时接近(重载+沉放驳+测量塔>重载);E32非标准管节系于突堤码头(GC1泊位)时,在各载况条件下,半载时的缆力相对最大,其中尼龙缆的最大张力为773 kN,钢缆的最大张力为1024 kN,不同载况下缆力大小的排序为半载>重载+沉放驳+测量塔>重载。

Analysis of Extreme Precipitation Weather Process in Henan during July 17-22, 2021

To learn more about the unusually heavy rainfall in central China, this research uses the monthly climatic data, weather map information and US NCEP re-analysis data to analyze the atmospheric circulation, precipitation and weather situation of this extreme precipitation weather process in Henan during July 17-22, 2021. The results show that the precipitation process is affected by the joint action of the subtropical high, the continental high, the low vortex, the low-level jet, the typhoon “In-fa” and other multi-scale systems in the middle and low latitudes. This precipitation process was also affected by the topographic uplift and blocking of Taihang Mountain and Funiu Mountain.

台风路径及频次与陕西关中秋淋天气相关分析

统计分析了1961～2003年西太平洋125°E以西的台风活动与陕西关中秋淋天气的关系。结果表明在秋淋偏多年份,同期台风路径以西行为主,秋季降水偏少年份,台风路径以北上、回转居多。

基于WRF与CFD嵌套的台风下大型风力机流场作用与气动力分布

针对现有土木工程领域台风理论模型过度简化的问题,首先引入基于非静力平衡欧拉方程模型的天气预报模式(WRF)对台风"鹦鹉"进行高时空分辨率模拟,然后采用多重网格嵌套技术分析台风模拟路径、气压分布、风速模式和温度范围等风场特性,并基于非线性最小二乘法拟合得到边界层风速剖面。在此基础上为系统对比台风与良态风场的差异性,设置与该台风风速剖面在B类地貌梯度高度处风速相同的良态风风速剖面,然后分别通过用户自定义函数(UDF程序)将2种风速剖面集成并作为后续小尺度CFD数值模拟的入流风场。最后,以中国东南沿海地区深圳某风电场的5 MW水平轴风力机为研究对象,揭示风力机周围速度流线和湍动能分布的作用机理,对比研究台风和良态风作用对结构表面风压分布模式和升阻力系数特性等的影响规律。结果表明:采用WRF模式可有效模拟近地面台风风场,拟合的台风剖面指数为0.118;考虑中尺度台风影响会增大叶片表面压力系数和塔筒阻力系数,其中迎风面最大增幅可达61.1%。主要结论可为此类风力机在台风环境下的荷载预测提供参考,同时加深对中/小尺度风场嵌套作用的理解。

风暴条件下“渤海六号”钻井平台的稳定分析

本文提出一种关于海上重力结构物地基在静荷载和循环荷载联合作用下抗滑够稳定的分析方法，具有使用有限元法考虑滑动面上的应力与土的动荷载效应等特点。应用上述方法计算后得出，“渤海六号”钻井平台在风暴条件下的稳定性欠佳，抗滑安全系数远小于1，从而对该船曾经发生过的沉陷与滑移现象做了理论上的定性验证。

台风“凤凰”强降水过程中的波作用诊断分析

介绍了"扰动热力切变平流参数"的概念,并基于此概念及波流相互作用的理论,对登陆台风"凤凰"2008年7月27日00:00—31日00:00(世界时)的暴雨过程进行了诊断分析。通过采用ARPS模式的资料,对波作用密度M和波作用通量散度▽·F进行计算,分析其与6h累积地面降水的关系。结果表明,波作用密度的异常值区始终覆盖观测雨区,二者在水平分布和时间演变趋势上比较相似,该波作用密度能够比较准确地综合表征强降水系统典型的动力场和热力场扰动的垂直结构,因而与降水系统的发生演变密切相关,其正高值区与观测的6h累积地面降水具有良好的对应关系。同时对波作用通量散度▽·F的分析表明,在登陆台风引发的暴雨过程中,非地转风位涡扰动和一阶扰动平流与动力场和热力场扰动梯度耦合项是影响扰动热力切变平流异常变化的主要强迫项。进一步分析表明扰动与基本态的交换主要是扰动热量平流交换,而扰动动量平流交换非常弱。

台风作用下海上风电工程安全监测研究

随着我国海上风电工程的大量建成,其安全监测成为研究焦点,尤其在极端天气条件下应力状态的监测,对保障风电工程的安全性和可靠性至关重要。本文总结分析了台风"尼伯特"作用下福建莆田平海湾50 MW海上风电场1#机位的钢管桩应力监测、承台应力应变监测和倾斜监测,为海上风电工程的安全监测提供必要的经验数据,同时为其进一步优化改进提供可靠依据。

台风期间长江口南槽近底部沉积动力过程

2017年10月在超强台风"兰恩"发生期间,使用三脚架坐底观测系统在长江口南槽进行了15个潮周期的大潮-小潮的连续观测,获得高精度的盐度、波浪和近底部沉积动力数据。分析表明:台风期间的浪流联合作用控制着南槽的沉积动力过程,实测最大波高为2.1 m,波浪对提高底床切应力有显著贡献;波浪存在明显的涨落潮变化,涨潮阶段有效波高是落潮的1.5~2.7倍,导致涨潮时波浪切应力显著大于落潮;台风对南槽的潮流过程和盐淡水混合程度有明显影响,西北风会抑制涨潮流速并增强水体层化;台风使南槽悬沙浓度显著提高,台风后期近底悬沙浓度高达10 kg/m^(3),底床上出现厚度超过1.15 m的浮泥层。

“21·7”豫北极端暴雨天气成因分析

利用常规观测、地面加密资料和欧洲细网格等产品,对2021年7月2123日豫北极端暴雨天气过程的天气学成因进行了分析。结果表明:副热带高压、大陆高压、低涡和台风等多种天气系统为极端暴雨提供了稳定的环流背景。高层强辐散、中低层辐合形成强烈的垂直上升运动,加之深厚的湿层,使水汽、热量垂直输送加剧,对天气系统的发展有促进作用。持续加强的偏东风和超低空急流给豫北地区带来充沛的水汽和暖湿不稳定能量;绝对湿度厚度的增加、极大的整层可降水量在豫北形成极高的降水效率;地面中尺度气旋、辐合中心和边界层辐合线的形成、维持与阶段性强降水有很好的对应关系;风场辐合区出现的时刻提前于强降水出现时刻,可根据地面加密风场辐合中心、辐合线位置及其移动方向推断强降水落区。太行山脉对气流的阻挡及强迫抬升作用引起中低层的闭合环流,为强降水系统长时间维持提供有利条件,并对降水有明显的增幅作用,强降水区域出现在太行山东麓30到50 km范围。

台风成因与地壳运动关系初探

本文从台风和世界上大多数热带气旋的密集生成区与板块相互作用的地壳剧烈活动区相吻合这一现象出发,认为当今台风成因的研究之所以遇到困难的原因之一,就是忽略了剧烈的地壳运动所产生的热流通过海洋这一特殊水解质对其上方大气所产生的影响。