臺風“布拉萬”登陸過程中的風場特性分析.pdf

1、我國沿海是遭受臺風影響特別嚴重的區(qū)域，且大跨徑結構物受臺風天氣的影響尤為突出，結構設計和施工都把風荷載當作重要荷載因素，臺風天氣條件下的風場特性研究已經受到越來越多科研部門的重視。臺風信號是典型的非線性非平穩(wěn)過程，現(xiàn)有的時頻分析方法難以對風場非平穩(wěn)特性進行定量分析，大部分研究都是基于定性評價，無法滿足工程和研究領域的要求。大跨度橋梁橋位處風場特性研究在橋梁風工程領域中占有重要地位，目前，大部分橋梁橋位處風場特性研究都是基于一個固定橋位處

2、，而大跨度橋梁不同橋位處臺風風場特性的比較研究甚少?，F(xiàn)行規(guī)范中也缺少對臺風作用下的相關荷載規(guī)定，臺風作用下的風場特性和結構風致響應的研究矛盾日益增大。
　　針對上述問題，本文基于西堠門大橋上觀測的臺風“布拉萬”登陸過程中的風特性數據，對其進行風特性參數研究和臺風信號非平穩(wěn)特征定量分析。主要研究內容為:
　　1.臺風特性觀測。分析臺風“布拉萬”觀測過程，實時觀測記錄臺風過程中的基本風要素的變化過程，對記錄的風特性數據進行統(tǒng)計與

3、處理，且介紹了臺風登陸路徑、風特性觀測的儀器以及觀測位置。
　　2.臺風登陸過程湍流特性分析。分析了臺風過程中平均風速風向風攻角、風剖面及相關系數、紊流度、陣風因子、紊流積分尺度及脈動風速功率譜等特性，得出臺風“布拉萬”水平向平均風速呈單峰分布歷程，10分鐘平均時距風向從179°減小到59°，變化值為120°;陣風因子隨紊流度的增大而增大，三向紊流度和陣風因子都隨平均風速的增大而減小，紊流度三個分量均值之間的比值為Iu∶Iv∶Iw

4、=1∶0.83∶0.382，臺風過境前后期實測譜與Von Karman譜擬合效果較臺風過境中期好。
　　3.大跨徑橋梁不同橋位及不同時距的脈動特性對比分析?；谖鬈╅T大橋上七個觀測站的實測數據進行臺風風場脈動特性對比研究，并進行近地面和超高空臺風風場特性以及臺風登陸不同過程湍流特性的比較研究。得出不同橋位及不同時距臺風風場脈動特性存在差異，超高空橋塔測點平均風速和風向角明顯高于近地面主梁處測點，各測點平均風速值大小存在差異，平均時

5、距取1min和10s的風特性參數更能反映臺風風場的脈動特性，近地面臺風風場的順風向與橫風向陣風因子比值要高于超高空臺風風場，不同橋位臺風風場的風譜特性存在差異性，且近地面和超高空脈動風速譜特性同樣存在差異性。
　　4.臺風信號非平穩(wěn)特性遞歸定量分析。為解決傳統(tǒng)時頻分析方法無法定量表征風信號的非平穩(wěn)特征問題，提出采用新的非平穩(wěn)信號處理方法——遞歸圖及遞歸定量分析理論，對臺風風場的非平穩(wěn)特性進行可視化和定量化研究。主要內容為:首先利用

6、遞歸定量分析理論對UA01觀測站實測的臺風信號進行遞歸定量分析，然后采用相空間重構技術和遞歸圖理論對臺風典型時間序列進行非平穩(wěn)特性的定性分析，最終基于定量和定性分析結果，給出區(qū)分臺風信號平穩(wěn)和非平穩(wěn)的6項定量指標界限，之后采用UA03觀測站的實測臺風信號驗證了本文劃定的臺風信號平穩(wěn)和非平穩(wěn)的6項定量指標界限的準確性。
　　5.是基于HHT理論的臺風信號非平穩(wěn)特征分析。利用HHT理論對UA03觀測站的實測臺風信號進行非平穩(wěn)特征分析，