一種大跨橋梁結構風致振動響應的確定方法

2023-06-20 09:11:21 1

專利名稱：一種大跨橋梁結構風致振動響應的確定方法
技術領域：
本發明涉及一種大跨橋梁振動響應的確定方法，尤其是一種應用於強(臺)風作用下的橋梁振動響應的確定方法，主要應用於橋梁風工程領域。
背景技術：
橋梁結構風致響應分析是進行大跨橋梁結構設計的重要工作。風荷載是大跨橋梁結構的主要荷載之一，對風荷載特性的分析是橋梁風工程的基礎性工作。風荷載的特性主要包括平均風特性(平均風速風向、風速隨高度的變化規律)和脈動風特性(紊流強度、紊流積分尺度、功率譜密度函數等)，其中功率譜密度函數是脈動風速時程的主要數字特徵， 能夠準確反映脈動風中各頻率成分所作貢獻的大小。功率譜密度函數在橋梁風工程中具有不可或缺的地位，是進行脈動風模擬以及風致響應分析的基礎，功率譜密度函數的選擇將直接影響橋梁結構風致響應分析結果的準確性。由於風場受地形、地貌影響極大，導致不同地區的風場特性存在較大差別，許多學者根據當地的風場實測數據總結了適合該地區的脈動風功率譜。目前的脈動風功率譜分析均是基於脈動風為平穩隨機過程的假設提出的。然而國內外研究已表明，自然風可能出現瞬時風速突變而表現出非平穩性，尤其在一次強風過程的初始階段或颱風過程表現出較強的非平穩性，颱風登陸前、登陸過程、登陸後的脈動風功率譜具有明顯差別，因此迫切需要考慮脈動風的非平穩性而得出隨時間變化的脈動風精細功率譜，從而得到準確的結構風致振動。時頻譜，即隨時間變化的功率譜，相比於傳統的功率譜增加了時間信息，能對非平穩隨機過程在時間和頻率上同時局部化，是描述非平穩隨機過程時頻非平穩特性的有力工具。對時頻譜的計算，目前常用的方法為Wigner-Ville方法和短時傅立葉變換方法。 Wigner-Ville方法定義時頻譜為一個具有時滯的相關函數的傅立葉變換；而短時傅立葉變換方法則是通過一個不斷移動的短時窗函數進行信號的時頻特性分析。Wigner-Ville 方法所使用的簡諧波不具有衰減特性，短時傅立葉變換不同時兼顧頻率和時間解析度的需求，因此，這兩種方法均不能對非平穩脈動風的非平穩特性進行準確計算，迫切需要一種能夠在時域和頻域均具有較高解析度的時頻分析方法。

發明內容
發明目的本發明的目的在於針對現有技術的不足，提供一種更加符合實際情況、 能夠更可靠地應用於工程結構的抗風設計的大跨橋梁結構風致振動響應的確定方法。技術方案本發明所述的大跨橋梁結構風致振動響應的確定方法，該方法包括以下步驟(1)根據颱風過程實測風速時程，確定採樣頻率f和持續時間T ；(2)選取莫雷特小波為用於演化譜計算的小波基函數，計算頻率間隔Af和時間間隔At，分別為Af = f/400(1)
At = 1/f(2)(3)計算莫雷特小波的尺度因子序列a和平移因子序列b，分別為 (3) (4)式中，m為風速時程的長度，ar和…的計算公式分別為
權利要求
1. 一種大跨橋梁結構風致振動響應的確定方法，其特徵在於該方法包括以下步驟 第一步根據颱風過程實測風速時程，確定採樣頻率f和持續時間T ； 第二步選取莫雷特小波為用於演化譜計算的小波基函數，計算頻率間隔Δ ·和時間間隔At，分別為 Af = f/400 At = 1/f第三步計算莫雷特小波的尺度因子序列a和平移因子序列b，分別為
全文摘要
本發明公開一種大跨橋梁結構風致振動響應的確定方法，該方法首先對實測颱風過程進行不同尺度和不同平移下的連續小波變換，並以小波變換係數模的平方為元素建立小波變換結果矩陣；進而以兩個不同平移因子的小波時域函數的模的平方和的乘積在全空間上的積分為元素建立係數矩陣；隨後將小波變換結果矩陣除以係數矩陣獲得演化譜權係數矩陣；再利用權係數矩陣對不同平移下的小波時域函數的模的平方進行加權，對所有加權結果求和得到實測颱風過程的精細風譜；最後輸入大跨橋梁精細有限元模型，得到橋梁的抖振響應。該方法過程簡單，所得的橋梁振動響應更加符合實際情況，因此能夠更可靠地應用於工程結構的抗風設計。
文檔編號G06F19/00GK102567630SQ20111042925
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月20日 優先權日2011年12月20日
發明者丁幼亮, 周廣東, 宋永生, 李愛群 申請人:東南大學