1）平均风速、风向及攻角

桥塔处典型大风天3个方向上（U1为南北方向，U2为东西方向，U3为竖向）的风速时程和温度时程如图6.11所示。可知，桥位处从凌晨一直到12：00风速均较小，12：00以后风速开始逐渐增大，大风一直持续到24：00左右，持续的时间较长。桥位处的空气温度在一天中波动明显，一天中的温差超过了10℃。

图6.11　桥塔上脉动风原始数据（2015-03-29）

桥塔上的平均风速、风向及风攻角的分布规律如图6.12所示。由图6.12（a）可知，桥位处塔上的风向以西南风为主，其他方向上出现大风的概率较小。图6.12（b）为风速与风攻角的联合分布。可知，所有的实测风攻角均分布在-15°~15°。随着风速的增加风攻角的分布范围明显减小，即风速越低时风攻角散布范围越大，风速越高速散布范围越小，并且风速较高时没有出现较大的风攻角。图6.12（c）为风攻角和风向的联合分布。可知，南风来流时风攻角以负攻角居多，北风来流时以正攻角为主，表明风攻角与风向有明显的相关性，这是因该观测点距离山体较近，来流受到山体的影响明显。图6.12（d）为风攻角的概率分布。可知，风攻角的概率统计均值为2.9°，标准差为3.3。

图6.12　风速、风向及风攻角

2）紊流强度

如图6.13所示为顺风向紊流度、横风向紊流度和竖向紊流度随风速的变化情况。当风速较低时，3个方向上的紊流度均较大；当风速为3.3 m/s时，主风向上的紊流度为25.4%，横风向上的紊流度为26.3%，竖向的紊流度为18.9%，它们的比值为1.00∶1.05∶0.74；当风速大于4.6 m/s后，顺风向紊流度开始大于横风向紊流度；当风速为10.0 m/s时，3个方向上的紊流度拟合值分别为17.4%，15.9%，10.9%，它们的比值为1.00∶0.91∶0.63。可知，三者的比值随着风速的增加更接近于规范中的推荐比值1.00∶0.88∶0.50。这表明，低风速时桥梁抗风设计规范的推荐比值与现场实测结果有一定差异。

图6.13　紊流度随风速变化

3）紊流积分尺度

如图6.14所示为顺风向、横风向和竖向紊流积分尺度随风速的变化情况。当风速较低时，3个方向上的紊流度积分尺度离散度均较大。总体上看，3个方向上的紊流积分尺度均随着风速的增加而有所减小，且3个方向上的积分尺度比较接近，特别是竖向积分尺度也较大，表明桥塔处风场受地形的影响明显。

图6.14　紊流积分尺度与风速

不考虑风速的影响，对桥塔上来流风速大于3.4 m/s的所有观测数据进行分析。3个方向上紊流积分尺度的概率分布如图6.15所示。可知，顺风向上的紊流积分尺度均值为66.9 m，横风向紊流积分尺度均值为60.2 m，竖向紊流积分尺度均值为61.3 m。顺风向上的紊流积分尺度实测值比规范推荐值110.0 m要小，横风向上的紊流积分尺度较接近规范推荐值50.0 m。同时，3个方向上的积分尺度相差不大，这是因在类似深切峡谷地形中，来流风速受到河谷地形和两岸山体的影响，特别是该处河道上下游均有明显的转弯，来流风速顺风向受到山体的阻挡作用更明显，使风场变得更紊乱，也使3个方向上的紊流积分尺度也更接近，漩涡的形态更接近于球形。

图6.15　紊流积分尺度概率分布(www.daowen.com)

4）功率谱

桥塔上典型功率谱（2014年11月13日）如图6.16所示。该段风速时程在水平方向上的功率谱与Simiu谱有所不同，特别是v分量拟合功率谱的低频部分要明显高于Simiu谱，竖向功率谱与Panofsky谱较为吻合。

首先对所有数据顺风向、横风向和竖向的实测功率谱分别采用式（6.18）、式（6.19）和式（6.20）进行单独拟合，然后对Au，Bu，Av，Bv，Aw，Bw这6个拟合参数的概率分布进行统计。其统计结果如图6.17所示。可知，顺风向和横风向的A值在10.0左右，B值在15左右，规范中推荐的A值为33.33，B值为50。竖向的A值为2.1，B值为2.4，规范中推荐的A值为4.0，B值为4.0。采用拟合均值作为取定值，可得桥塔上3个方向的拟合功率谱如下：

顺风向

横风向

竖向

图6.16　桥塔上典型大风天功率谱（2014-11-13）

图6.17　拟合参数概率分布

塔上拟合功率谱与Simiu谱、Panofsky谱的对比如图6.18所示。可知，水平方向低频部分较Simiu谱低，而高频部分比Simiu谱大。竖向功率谱同样呈现出高频部分比Panofsky谱大，低频部分比Panofsky谱小。

图6.18　功率谱对比