[发明专利]一种区间风谱模型的建立方法

摘要

一种区间风谱模型的建立方法，是为了解决现有单一曲线风谱模型无法体现出每次台风的随机性和差异性的问题，使得模拟出的风谱模型能够包含结构物所处的各类风环境。首先通过对大量的风特性实测数据进行功率谱分析来获得实测风谱模型；其次在频域内找出实测风谱模型的各个最大峰值点和最小峰值点，这些峰值点包括对应于不同的频率值；最后按照所有最大峰值点拟合出区间风谱模型的上限谱曲线，按照所有最小峰值点拟合出区间风谱模型的下限谱曲线。很显然，区间风谱模型能够获得更加反映实际情况的分析结果，具有明显的先进性和可靠性，因而必将引导未来风谱模型的发展趋势，更加准确地指导工程结构的抗风设计。

主权项

1.一种区间风谱模型的建立方法，其特征在于该方法包括以下步骤：第一步：进行大量强台风现场实测：实测方法有两种，一种是在台风来临期间，估计台风到达时间，将风速仪置于大跨度桥梁的跨中或塔顶，调整采集频率进行风速和风向数据的采集；另一种是通过安装在结构健康监测系统——SHMS中的风速仪进行风速和风向数据的采集，传输系统将采集系统采集的数据传送到监测中心；第二步：对实测风速和风向数据进行功率谱分析，获得实测风谱模型：对采集到的风速数据样本进行分析处理，选择一段风速偏大且平稳的子样本，基于matlab大型数据处理软件，采用功率谱密度估计方法，编写功率谱密度计算程序进行计算，获得实测风速数据的功率谱密度，以x轴为频率，y轴为功率谱密度，绘制曲线，即为实测风速数据的风谱模型；第三步：在频域内找出所有实测风谱模型的各个峰值点：实测风谱模型都是波动很大的曲线，每条曲线都存在一系列的峰值点，这些峰值点包括最大峰值点和最小峰值点，对应于不同的频率值；第四步：对风谱模型的最大峰值点和最小峰值点，采用非线性最小二乘法分别进行拟合，以获得区间风谱模型的上下限；对每一小段风谱模型，仍采用规范规定的顺风向功率谱表达式进行拟合，即：nSu/(u*)2=afz/(1+bfz1/m)cm]]>式1fz=nz/U‾(z)]]>式2式中，S_u为功率谱密度，u^*为气流摩阻速度，f_z为莫宁坐标，为平均风速，z为风速仪离地面高度，n为风的脉动频率，c取5/3，a、b和m为拟和参数；拟合过程中采用常用的非线性最小二乘法，每一段拟合所得参数a、b和m各不相同，最后获得基于实测风特性的区间风谱模型。