台风登陆过程中的风场特征分析

发布时间：2017-07-19 06:00

  本文关键词：台风登陆过程中的风场特征分析

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【摘要】：台风是我国沿海频发的自然灾害,每年的台风都会带来重大的破坏,危及着人们的生命和财产安全,引起了国内外学者的广泛关注。大跨度桥梁桥位处风场特性是桥梁风工程领域中的基础性研究之一,桥位处的风场特性的实测研究成果,可为桥梁抗风设计和风洞试验风场模拟提供依据。因此,研究对风场特征分析具有重要意义。本文针对我国沿海台风多发区对建筑和桥梁结构作用的灾害特点,利用西堠门大桥健康检测资料,研究远端台风在登陆过程中风场特征,本文主要完成了以下几个方面的工作:介绍了此次实测所用的观测仪器设备,观测位置以及台风Bolawen登陆过程。利用西堠门大桥桥址处风速监测资料,基于希尔伯特-黄变换分析了台风“布拉万”过境时远端风场的非平稳特性;分析和对比了在不同统计时距条件下台风非平稳特性的变化规律;对比了远端台风与良态风非平稳特性;利用经验模态分解(EMD)技术实现了时变平均风速的剥离,研究了平均风速时变特性,探讨了趋势项对台风非平稳特性影响;研究了台风登陆过程脉动风功率谱演化规律,比较了台风不同时段脉动风功率谱;采用现场实测得到的风场特征参数,风洞试验得到的静力三分力系数等参数,基于虚拟激励法开展了西堠门大桥的抖振分析,比较了台风登陆不同时段桥梁响应特征。
【关键词】：风场特性 现场实测 非平稳特性 抖振响应
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U442.59
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 研究目的和意义9
• 1.2 国内外研究发展状况9-11
• 1.2.1 风场特性实测研究9-10
• 1.2.2 风的非平稳特性研究10-11
• 1.2.3 桥梁抖振理论研究11
• 1.3 主要研究内容11-13
• 第二章 远端台风非平稳特性分析13-39
• 2.1 希尔伯特一黄变换理论13-18
• 2.1.1 瞬时频率13-14
• 2.1.2 固有模态函数14-15
• 2.1.3 EMD分解15-16
• 2.1.4 Hilbert谱与Hilbert边界谱16-18
• 2.2 随机序列平稳特性的评价办法18-21
• 2.2.1 平稳性的参数检验法18-20
• 2.2.2 平稳性的非参数检验法20-21
• 2.3 基于平稳度的平稳性检验方法21-22
• 2.4 远端台风风速实测概况22-27
• 2.4.1 观测设备23-24
• 2.4.2 观测位置24-25
• 2.4.3 台风Bolawen过程25-26
• 2.4.4 数据采集26-27
• 2.5 台风Bolawen远端风场非平稳度分析27-38
• 2.5.1 不同统计时距条件下非平稳度比较29-34
• 2.5.2 良态风和远端台风非平稳度比较分析34-38
• 2.6 小结38-39
• 第三章 远端台风平均风速时变特性39-54
• 3.1 平均风速统计时距39-40
• 3.2 基于EMD的信号趋势项提取40-45
• 3.2.1 信号的趋势项产生的原因及影响40
• 3.2.2 传统的信号趋势项剔除和提取方法40-44
• 3.2.3 基于EMD的信号趋势项提取方法44-45
• 3.3 平均风速时变特征45-49
• 3.3.1 平均风速和风向45-48
• 3.3.2 时变平均风48-49
• 3.4 趋势项对台风Bolawen远端风场非平稳特性的影响49-53
• 3.5 小结53-54
• 第四章 远端台风脉动风速功率谱演化特性54-74
• 4.1 脉动风速统计特性描述方法54-60
• 4.1.1 紊流因子54-55
• 4.1.2 紊流强度55
• 4.1.3 紊流积分尺度55-58
• 4.1.4 功率谱58-60
• 4.2 脉动风速功率谱时变特征的分析思路60-71
• 4.2.1 功率谱演化分析的研究进展60-61
• 4.2.2 简化过程61-71
• 4.3 台风Bolawen登陆过程中各个阶段功率谱比较71-73
• 4.4 小结73-74
• 第五章 西堠门大桥抖振分析74-98
• 5.1 桥梁结构抖振分频域析方法74-82
• 5.2 工程概况82-83
• 5.3 结构动力特性分析计算83-85
• 5.3.1 有限元计算模型83-85
• 5.3.2 动力特性计算结果85
• 5.4 静力三分力系数计算85-88
• 5.4.1 模型和试验装置85-86
• 5.4.2 试验结果86-88
• 5.5 抖振响应计算88-97
• 5.5.1 位移响应计算89-92
• 5.5.2 加速度响应92-97
• 5.6 小结97-98
• 第六章 结论与展望98-100
• 6.1 结论98
• 6.2 展望98-100
• 致谢100-101
• 参考文献101-105
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果105

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