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洞庭湖大桥桥面风场特性实测研究

日期: 2017-03-20
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    摘 要:现场实测是一种重要的抗风研究手段,本文为了研究洞庭湖大桥桥面的风场、风压特性,对洞庭湖大桥桥面的风场和风压进行了现场同时实测。获得了桥面的平均风速、风向、湍流度、阵风因子等风场特性参数,结果表明:洞庭湖桥面风的平均风速较小,风向稳定;紊流度和阵风因子都较小,接近I类地貌推荐值。 
中国论文网 http://www.xzbu.com/1/view-7377607.htm
  关键词:现场实测;风压系数;相关性 
  随着大跨度桥梁结构的迅速发展,风荷载已成为桥梁设计时最重要的参考因素,获取准确的风场和风压特性参数对桥梁抗风设计至关重要。风场特性参数会随着地理环境的变化而显著变,所以风洞试验和数值计算很难模拟出桥梁结构真实的受力状况,而现场实测刚好能弥补这一点。国外学者在这方面的研究比较早, Kanda 等[1]总结了日本20世纪70年代后的高层建筑风场实测的研究成果。Geurts等[2]对试验建筑进行了风场和风压的全方位测量。王浩多次测量了润扬长江大桥的强季风和台风数据,得到了非常有用的实测结果。本文在西部课题的支持下,于 2013年11月23、24日,对洞庭湖大桥桥面进行了风速现场实测,采集了大量的有用数据,并分析获得了一些有用结果,为桥梁抗风设计提供一定参考。 
  一、风场特性实测 
  本实验采用RM Young 81000三向超声风速仪进行风速采集,风速仪安装在桥面主跨跨中,离湖面高30m,风速仪N极平行于桥轴线指向岳阳侧,风向以顺时针为正。 
  二、风场特性参数 
  三维风速,和是风速仪坐标下,和方向的实数序列,按基本时距分析,则水平风速,风向角,风攻角可表示为: 
  式中,为向的脉动风均方根,为平均风速,本文阵风持续时间取3s。 
  三、桥面风场特性分析 
  洞庭湖桥面的10min平均风速、风向和风攻角时程曲线,可以看出,洞庭湖大桥桥面风速主要集中在5~11m/s;风向角主要集中在210。~240。之间,风向稳定;风攻角变化范围较小,主要集中在0。~4。之间。 
  风攻角是指由于地形的影响, 近地风与水平面的倾斜角,它与风速无必然联系。随着风速增大,风攻角变小,这主要是风速增大,风场稳定性变强,不易受近地物体的影响。10min平均风攻角与风向角的关系,可以看出,随着风向角增大,风攻角也增大,主要原因是桥面对风场的干扰,不同风向的风场的流线不同,使得风攻角变化较大。 
  图1是10min平均紊流度和阵风因子时程曲线,从统计结果来看,洞庭湖大桥桥面风场的纵向紊流度和阵风因子均较小,接近《公路桥梁抗风设计规范》中I类场地推荐值0.13和1.38,洞庭湖大桥属于I类地貌。 
  为横、纵紊流度的相关性,直线拟合结果为,略去尾数0.0042,,比规范的推荐值为要略大;同样,横、纵阵风因子也存在一定的相关性,横、纵阵风因子关系拟合结果为。 
  四、结论 
  1、实测得到了洞庭湖大桥桥面风场数据,分析了桥面的风场的紊流度和阵风因子,结果表明,洞庭湖桥面的横向紊流度,略大于规范推荐的,紊流度和阵风因子都较小,属于规范里的I类地貌。 
  2、随着风速增大,风场稳定性增强,风攻角变小;紊流度越大,阵风因子越大,其关系可以近似用正相关函数拟合。
  参考文献: 
  [1]Hui Li, Shujin Laima,Jinping Ou,etal. Investigation of vortex-induced vibration of a suspension bridge with two separated steel box girders based on field measurements[J]. Engineering Structures 33 (2011),1894�C1907. 
  [2]庞加斌,宋锦忠,林志兴.四渡河峡谷大桥桥位风的湍流特性实测分析[J].中国公路学报,2010,23(3):42-47.

       原文地址:http://www.xzbu.com/1/view-7377607.htm

 

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发布时间: 2018 - 09 - 27
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摘 要:目前,随着我国现代化建设事业的蓬勃发展,桥梁使用年限的增长,以及交通荷载的增加,桥梁检测已成为重中之中,该技术是一个多学科交叉的系统工作,需要各个环节协调配合才能达到一个有效的效果,本文主要介绍了几种无损检测技术的概念、原理和特点,并通过实例进行无损检测的应用说明,为工程人员提供参考信息。中国论文网 http://www.xzbu.com/8/view-3198511.htm  关键词:检测;桥梁;工程    传统的方法是对公路桥梁随机选点,钻孔取样,在室内对所取样本进行分析和处理,从中获取各种有价值的工程参数。这种方法的局限性表现为以下几个方面:  a)因被测点是操作人员随机选择的,所以检测结果很难具有代表性;  b)由于检测点有限,覆盖面密度较小,使某些存在缺陷的不良区段反而被漏检,从而埋下质量隐患;  c)虽然钻孔取样精度高,但其会对路面造成破坏,且修补时费时费力。  无损检测技术作为快速、直观,且能够显示道桥内部状态的检测设备和技术手段,能够弥补传统方法的不足,它在开展道桥无损检测技术研究、建立科学的评价体系、改善路面设计等方面具有重要的意义,也必将带来道桥改造方案的优化和公路桥梁管养水平的提高。  桥梁的无损检测技术(NDT)有较大的发展空间,包括超声检测、红外检测、声发射、自然电位检测、冲击回波检测、X射线检测、光干涉、脉冲雷达、振动试验分析等。在公路桥梁结构中应用NDT,可以提高新建结构质量的安全性;可以提供结构损伤的标志,例如,污染程度,钢筋混凝土桥梁的氯侵蚀程度;可以记录支座处的声发射,反映了裂纹或过大的摩擦力或从垫层支座正在扩展的裂纹。无损检测的这些结果可以作为结构评估的辅助。  在一些情况下,与侵入检测相比,无损测试更快捷,缩短了测试期间的交通管制时间,从而降低了成本。雷达可以快速扫描潜在的结构空洞,雷达在NDT中的使用证明了NDT的速度和便捷...
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