理论教育 复杂地形地貌桥址区风特性实测和模拟结论

复杂地形地貌桥址区风特性实测和模拟结论

时间:2023-08-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:本书的主要结论如下:1)桥址区平均风特性实测与分析①桥位处实测10 min平均风速最大为29.6 m/s,已达到11级大风标准。③桥址区日常大风成因和常规平原地区有显著区别,再加上局部地形的影响,桥址区的风特性与抗风规范及常规研究的风特性存在显著差异。5)桥址区脉动风特性实测与分析①桥址区3个方向上的紊流度比规范推荐值小,当风速大于10.0 m/s后,主梁跨中处顺风向上的紊流度为9.0%。

复杂地形地貌桥址区风特性实测和模拟结论

本书的主要结论如下:

1)桥址区平均风特性实测与分析

①桥位处实测10 min平均风速最大为29.6 m/s,已达到11级大风标准。瞬时极大风速达44.5 m/s。桥面设计高度处出现负风攻角的概率远大于出现正攻角的概率,表明山区桥梁中风攻角的均值不一定为0.0°。

②强风时,考虑95%保证率的阵风系数为1.97,略大于规范推荐值。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为0.33。

③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;另一类是受小尺度范围内热力驱动而产生的日常大风过程,定义为第Ⅱ类大风,该类大风出现的概率高,10 min平均风速为10.0 m/s以上,该类大风将严重影响桥梁的耐久性和桥面行车安全。

2)日常大风成因分析

①与常规的季风或强对流天气出现的风不同,桥位处每天下午出现的风是由局部温差和地形双重作用形成的局部小尺度风,不平衡热力作用对风的产生及风的强弱起控制作用。

②桥位处受到雅安侧山峰和水电站处山峰双重阻挡,桥位处与水坝之间区域气流可能表现为半环形流动,不同点位处的风速和风向差异明显。此外,河道狭窄处存在一定的风速加速效应。

③桥址区日常大风成因和常规平原地区有显著区别,再加上局部地形的影响,桥址区的风特性与抗风规范及常规研究的风特性存在显著差异。

3)考虑热力效应的桥址区风特性数值模拟(www.daowen.com)

①仅在热力效应作用下,主梁上水平风速最大可达6.4 m/s,桥位处的竖向风速最大可达3.0 m/s。

②同时考虑热力效应和来流风速,当来流风速大于5.0 m/s时,桥址区的风场主要受来流风速的影响;当来流风速小于5.0 m/s时,桥位处的风场主要是受太阳辐射,地表温度等热力效应的影响。

③在热力效应作用下,桥位处的风速在1 d内随温度的波动而波动,主梁跨中处的风速呈现出从早上开始逐渐增加,然后从傍晚开始逐渐减小的变化趋势。

4)塔上风传感器安装位置选择

①桥塔对风观测结果的影响较大,即使风传感器位于来流的迎风侧,风速比值仍在1.30~0.45波动。实际风观测中,需要考虑桥塔对空气流动的影响。

②对近似圆柱形的桥塔,塔上风传感器的安装位置应距离塔柱外表面1.0倍特征尺寸以上,与来流风向夹角宜为±(45.0°~56.5°)。

5)桥址区脉动风特性实测与分析

①桥址区3个方向上的紊流度比规范推荐值小,当风速大于10.0 m/s后,主梁跨中处顺风向上的紊流度为9.0%。同时,高空的积分尺度明显大于低空的积分尺度,顺风向上低空积分尺度为66.9 m,高空积分尺度为284.6 m。

②通过参数拟合,得到了桥址区低空和高空的功率谱表达式。水平方向上的功率谱在低频部分较Simiu谱小,高频部分较Simiu谱大。竖向功率谱在低空呈现出低频部分比Panofsky谱小,高频部分比Panofsky谱大,但高空所有频率部分均比Panofsky谱要小。

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