南广铁路西江大桥桥位处良态风特性实测研究.pdf

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1、４４世界桥梁２０１６年第４４卷第４期（总第１８２期）南广铁路西江大桥桥位处良态风特性实测研究１，２１，２１，２１，２何旭辉，史康，邹云峰，黄东梅（１．中南大学土木工程学院，湖南长沙４１００７５；２．中南大学高速铁路建造技术国家工程实验室，湖南长沙４１００７５）摘要：为给复杂地形下的桥梁抗风设计提供指导，以肇庆南广铁路西江大桥为工程背景，依托大桥风环境监测子系统，对桥位处风场进行了现场实测，并以该实测数据为分析样本，从平均风与脉动风两方面研究了其风场特性，同时针对大桥不同测点风速展开了空间相关性分析。实测结果表明

2、：受地形影响，桥位处１０min平均风速呈非高斯分布，湍流强度、阵风因子随高度增加呈增大趋势；湍流强度、积分尺度均大于规范推荐值，纵向脉动风功率谱在高频段与Kaimal谱吻合较好，而在低频段相差较大，跨中与拱顶实测相关系数与Davenport公式计算值均存在一定偏差；基于此类地形下的桥梁设计需考虑地形的影响。关键词：钢箱提篮拱桥；高速铁路；桥梁抗风；现场实测；监测系统；湍流强度；阵风因子；湍流积分尺度中图分类号：U４４８．１３；U４４１．４文献标志码：A文章编号：１６７１－７７６７（２０１６）０４－００４４－０６

3、1前言本文以肇庆南广铁路西江大桥为工程背景，依了解结构物所在地的近风特性是进行结构物抗据大桥风环境监测子系统，提取了系统自安装日到［１］风设计与检验的基本前提，而现场实测是获得结２０１５年６月全天候风环境监测数据，从平均风特性构物地区风场特性的有效方法之一。目前针对桥梁和脉动风特性两方面进行研究，得到了基于桥址区结构桥址区风特性的现场实测国内外已有较多研复杂地形的风场特性，研究成果可为大桥运营阶段［２］究，如Miyata等通过日本明石海峡大桥的风速的行车安全性提供指导。仪，记录了９８０７及９９１８号台风数据；M

4、．C．H．Hui［３‐４］等利用桥位侧５０m高气象站记录了昂船洲大桥2工程背景［５］桥位处台风及季风风场特性；谢以顺等通过桥梁南广铁路西江大桥位于广东省肇庆市，为拱脚风环境监测子系统记录了台风“麦莎”和“卡努”经过中心距４５０m的钢箱提篮拱桥。孔跨布置为（４１．２＋［６］润扬悬索桥的全过程；王浩等记录了台风“海葵”５０＋３８６＋５０＋４９．１＋３２）m，矢跨比为１／４，桥面距袭击苏通大桥时风场数据。从现有研究来看，大多拱顶７３．５m，拱肋为钢结构，桥面系采用结合梁体集中在桥址区强（台）风实测，针对桥址区良态风（

5、指系。桥位处风环境复杂，广东肇庆位于亚热带季风对建筑物不会造成重大破坏性影响的风）的研究却区，受南海海洋气流影响，是台风活动侵袭经过的地只在少量文献［７］～［９］中有所报道。近些年，随着区；大桥又地处“西江三峡”三榕峡附近，受两侧山体国家高速铁路网的进一步扩展，越来越多的高速铁影响，大桥遭受峡谷风可能性较大。路桥梁将跨越西部峡谷和丘陵地带。相对平坦开阔地形的风场特性，峡谷与丘陵地带因受复杂地形影3风环境监测子系统响，其平均风特性与脉动风特性均发生了较大的变西江大桥风环境监测子系统采用４台英国Gill化，良态风作

6、用下也可能因山区峡谷效应在桥址区公司的Windsonic型二维超声风速仪，分别布置于［１０］形成风速加速区，进而影响列车的行车安全。基上游南宁侧（１号，距跨中２７０m）、跨中（２号）、上游于高速列车运行速度快，平稳和安全性要求高的特广州侧（３号，距跨中２９１m）、拱顶（４号，距桥面点，有必要开展复杂地形高速铁路桥梁桥址区良态７３．５３m），风速仪编号及具体布置如图１所示。为风的现场实测，探究复杂地形下风场的基本特性。排除吊杆与拱肋对风场的影响，安装风速仪时均将收稿日期：２０１５－０７－２１基金项目：国家自然科学

7、基金项目（５１１７８４７１、５１３２２８０８）；湖南省高校创新平台开放基金（１４K１０４）作者简介：何旭辉（１９７５－），男，教授，１９９６年毕业于长沙铁道学院桥梁工程专业，工学学士，２００１年毕业于中南大学桥梁与隧道工程专业，工学硕士，２００４年毕业于中南大学桥梁工程专业，工学博士（E‐mail：xuhuihe＠csu．edu．cn）。南广铁路西江大桥桥位处良态风特性实测研究何旭辉，史康，邹云峰，黄东梅４５图3日最大10min平均风速的变化曲线图1西江大桥风速仪布置高出桥面与拱顶３m的镀锌钢管固定于栏杆之上，

8、其中跨中风速仪安装于跨中航标平台，横桥向距离桥面１．５m（见图２）。Windsonic风速测试范围为０～６０m／s，量程精度±２％；风向测试范围０°～３５９°，精度±３°。风速仪采用全天候工作模式，采集频率１Hz。图4日最大10min平均风向玫瑰图图2跨中风速仪布置图5日最大10min平均风速概率分布由图３～图５可知，跨中风速主要集中在３．５～4风特性统计方法５．５m／s，最大值为１０