基于信息扩散理论的浙江通航环境风场风险分析

以浙江省各气象观测站风场数据为基础,根据信息扩散理论分析了浙江省及其沿海地区最大风速、大风天数的风险概率及其空间分布.研究表明:浙江内陆大部分区域10a一遇最大风速为15～20m/s,中部沿海为30～40m/s;7～9月是沿海大风发生风险概率较高的月份,嵊泗站冬夏季节9级以上大风概率较低,春秋季节风险概率较高;7级以上大风6d/月和12d/月的风险概率有比较明显的季节性;嵊泗站在春季、大陈岛站在10月至次年3月相比其他月份风险概率较高.     

高精度入口边界的峡谷桥址风场数值模拟

山区峡谷地区由于受特殊地形地貌条件影响使得其风场十分复杂,这些地区建立的大跨度桥梁面临着更为突出的风致振动问题,而当前规范对峡谷桥梁的抗风设计还没有明确规定。为更加深入认识峡谷风场的分布特性,基于WRF与CFD耦合模式对峡谷桥址风场进行精细化分析,在中尺度气象模式基础上结合多项式插值方法获取入口边界的平均风速,同时对峡谷桥址上游风速进行实时监测,利用实测站脉动特性互等的原则获取数值模拟入口位置的脉动特性。将平均风速和脉动风速综合考虑后利用UDF程序赋给大涡模拟的入口边界并对峡谷桥址位置风场进行详细分析,最后将模拟结果与实测结果的湍流特性进行对比。研究结果表明：考虑脉动风速后的入口边界条件相比于无脉动入口风速其湍流特性与实测值吻合更好;中国现有规范中的标准谱不适用于复杂峡谷桥址地区,如用现有规范设计山区峡谷桥梁,其结果偏不安全;来流风向与峡谷走向是引起加速效应的主要原因,峡谷上游的复杂局部地形是引起峡谷桥址风场多样性的根本原因。研究成果可供山区峡谷大跨度桥梁抗风设计提供参考。     

桥面风场时程重构的机器学习方法

获得桥面的高分辨率时变流场对研究桥梁风致问题尤为关键,然而受传感器布设与测量方法等因素制约,难以通过试验直接测得高空间分辨率的流场数据。机器学习是流场表征的有效手段,但是数据驱动的训练方法在已知样本较少时难以获得准确的模型。针对此问题,引入流场时程的人工神经网络方法,使用流体控制方程辅助模型训练,通过增加未知测点处的方程约束提高模型的精度,得到了考虑物理约束的桥面风场时程的机器学习重构模型。以低雷诺数桥面绕流为例,实现了基于稀疏已知测点时程数据的模型训练,得到了较好的效果。结果表明：通过引入未知测点处的控制方程约束,可在较少已知时程数据的情况下,获得更准确的桥面风场重构模型,为人工智能方法在风场实测时程数据中的应用提供了基础。     

风攻角对斜拉桥抖振的影响

在桥梁所处的自然环境中,来流风是有一定攻角的,在对桥梁进行抖振分析时,有必要对桥梁在不同攻角脉动风作用下进行分析计算,得出不同攻角下桥梁的抖振响应.文中以某公铁两用斜拉桥为例,采用谐波合成法模拟了该桥在基准风速下的脉动风场,采用线性时域分析方法研究了风攻角对斜拉桥抖振的影响.结果表明,该桥的抖振位移响应在正攻角下偏于不利.     

合成风场在南海台风浪数值模拟中的研究

基于第三代海浪模式SWAN,利用Myers理论模型风场、CCMP风场以及两者的合成风场,分别作为台风驱动风场,对2003~2010年经过南海的15个台风浪过程进行数值模拟研究。将数值模拟结果与台风期间Jason-1卫星高度计观测资料进行比较,结果表明:Myers理论模型风场模式在台风中心附近波高较大时与实测值吻合较好,CCMP风场模式离台风中心较远处与实测值吻合较好。合成风场结合了Myers理论模型风场和CCMP风场各自的优点,比较符合南海的台风风场分布;合成风场模式的数值模拟结果与实测值吻合良好,能很好地适用于南海。     

大跨度钢桁梁斜拉桥拉索抖振疲劳损伤分析

以南广铁路郁江钢桁梁斜拉桥为例,基于有限元软件ANSYS,提出一种考虑拉索的几何非线性的抖振疲劳分析方法。该方法首先采用谐波合成法模拟大桥的脉动风场;然后计算大桥典型拉索的抖振时程响应;再根据钢丝的S-N曲线及Miner准则估算了斜拉索的疲劳损伤。研究表明:斜拉索的抖振疲劳损伤非常小,风速较风偏角对拉索的应力及疲劳损伤影响大。     

基于立体感知技术的海上风场水域交通安全监管系统

对我国海上风场水域的交通安全监管现状进行分析,提出基于立体感知技术的海上风场水域交通安全监管系统方案。对该系统的组成和架构进行设计,并在福清兴化湾风电场一期项目中对其监管效果进行测试验证。结果表明,该系统能实现较好的监管效果,该系统的提出有助于提升海上风场的安全防御能力和交通安全管理能力,为我国海上风场的建设和安全监管提供理论参考。     

基于风致抖振分析的多跨斜拉桥行人舒适性评价分析

首先,从随机风场模拟方法和抖振风荷载计算两方面介绍了风致抖振分析的基本理论;然后,以南昌市朝阳大桥为工程背景,利用MATLAB自编制程序依据上述随机风场模拟方法建立成桥阶段设计基准风速下标准断面的脉动风速模拟,将抖振惯性力公式计算所得的抖振风荷载施加在主桥模型上,对大桥的行人舒适性作出分析与评价;最后,对南昌市朝阳大桥...     

台风环境下跨海长桥风场的空间分布特性研究

台风环境下的跨海长桥所处风场分布特性十分复杂,为提高台风期海中长桥桥面行车安全和运营管理服务水平,进行台风环境下大区域风场空间分布特性的研究是十分必要的。根据杭州湾跨海大桥桥位地区在台风"梅花"过境时的风速数据,对该桥线位风场空间分布特性进行了研究,发现该开阔平坦地区的风速变化趋势具有非常高的一致性,大风经过其路线上前后相距较远两点的时间长短会受到地形的影响,并可以采用统一的地面粗糙度通过指数率公式来描述该地区风速的竖向变化规律。     

大跨度桥梁三维脉动风场的计算机模拟

针对用于大跨度桥梁抖振时域分析的随机风场和Davenport相干函数的特点,采用模拟平稳随机过程的AR法,通过编制相应的Matlab程序,获得了大跨度桥梁三维脉动风场。以某跨度为800 m的大桥为例,进行了三维脉动风场的模拟,并对模拟得出的样本进行检验,结果表明模拟值与目标值吻合良好,可以用于大跨度桥梁的风场模拟。