理论教育 复杂地形地貌桥址区风特性现场测量与模拟

复杂地形地貌桥址区风特性现场测量与模拟

时间:2023-08-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:阵风系数按正态分布的概率统计均值为1.57,标准差为0.24,考虑95%保证率时的阵风系数为1.97。④桥位处低空风剖面受地面影响较大,当超过一定高度后,这种影响减弱较明显,桥位处低空的地表粗糙度系数达到0.33。随着风速增加,地表粗糙度系数总体上在减小,表明在高风速下风速随高度增加的趋势在变缓。⑥桥位处东西方向的紊流度概率均值为18.3%,南北方向的紊流度概率均值14.5%,竖向的紊流度概率均值为9.3%。

复杂地形地貌桥址区风特性现场测量与模拟

本章以位于高海拔高温差U形峡谷区的大渡河大桥为工程背景,采用CAWS600-RT型四要素自动气象站和MFAS型相控阵声雷达(SODAR)风廓线仪,对桥址区的风特性进行了长时间现场实测,分析了桥址区的风速、风向、风攻角、阵风系数、地表粗糙度系数及紊流度,讨论了两个观测站点之间风速的相关性,得出以下结论:

①桥址区的风环境恶劣,其风速等级不亚于沿海强风区,桥位处实测到10 min平均风速最大为29.6 m/s,3 s瞬时极大风速达44.5 m/s,对应的风速等级已达到11级。

②桥位处受到峡谷地形的影响较大。因此,桥位处的主导风向明显,基本上都以南到南东南风(S-SSE)为主。同时,最大风速和极大风速的最大值也出现在南风(S)和南东南风(SSE)方向。

③当风速小于10 m/s时,阵风系数为1.48;当风速大于10 m/s时,阵风系数为1.58。阵风系数按正态分布的概率统计均值为1.57,标准差为0.24,考虑95%保证率时的阵风系数为1.97。

④桥位处低空风剖面受地面影响较大,当超过一定高度后,这种影响减弱较明显,桥位处低空的地表粗糙度系数达到0.33。随着风速增加,地表粗糙度系数总体上在减小,表明在高风速下风速随高度增加的趋势在变缓。(www.daowen.com)

⑤桥位处的山风盛行,桥面设计高度处出现负风攻角的概率大于出现正攻角的概率,桥面高度处风攻角均值为-4.5°,风攻角较常规平原地区要大。

⑥桥位处东西方向的紊流度概率均值为18.3%,南北方向的紊流度概率均值14.5%,竖向的紊流度概率均值为9.3%。实测紊流度与平均风速存在一定的关系,随着平均风速的增加,紊流度有减小的趋势。

⑦当风速小于8.7 m/s时,自动气象站处的风速较桥面设计高度处风速小;当风速大于8.7 m/s时,自动气象站的风速大于桥面设计高度处的风速。表明,桥位处在大风天,高空风速不一定比低空风速大,甚至在大部分时刻高空风速比地表山脊处的风速要小。

⑧桥址区的大风过程可分为两类:一类是受大尺度气候环境影响的大风降温过程,定义为第Ⅰ类大风,该类大风控制桥梁的设计基准风速;另一类是小尺度范围内的日常大风过程,定义为第Ⅱ类大风,该类大风出现的概率极高,将严重影响桥梁的耐久性和桥面行车安全。

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