普立特大橋橋位處山區(qū)風特性實測研究

黃國慶, 彭留留, 廖海黎, 李明水

(西南交通大學土木工程學院風工程試驗研究中心, 四川 成都 610031)

普立特大橋橋位處山區(qū)風特性實測研究

黃國慶, 彭留留, 廖海黎, 李明水

(西南交通大學土木工程學院風工程試驗研究中心, 四川 成都 610031)

為了獲取偏遠山區(qū)的風場特性,以普立特大橋橋位處風場實測項目為研究背景,開發(fā)了基于無線傳輸?shù)母哳l風速儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),分析了橋位處的平均風特性,并對實測脈動風的非平穩(wěn)與非高斯特性進行了探討.研究結果表明:與傳統(tǒng)方法相比,新開發(fā)的無線傳輸系統(tǒng)具有實時傳輸、成本低及無需現(xiàn)場監(jiān)測等優(yōu)勢;橋位處的大風期主要集中在2～4月份,且大部分發(fā)生在西南方向;在選取的強風天氣中,出現(xiàn)山區(qū)雷暴風的比例約為15%;實測強風的平均風攻角主要在-10°～0°范圍內波動;擬合出的風剖面指數(shù)波動范圍為0～0.14,且其擬合概率密度分布的均值0.056明顯小于規(guī)范規(guī)定的最小值0.12,說明規(guī)范規(guī)定的風剖面指數(shù)不足以描述山區(qū)風;山區(qū)風出現(xiàn)了同時具有非平穩(wěn)與非高斯特性的風速樣本,且其瞬時最大風速可達22.0 m/s.

山區(qū)風；現(xiàn)場實測；無線傳輸系統(tǒng)；平均風特性；脈動風；非平穩(wěn)與非高斯

隨著西部大開發(fā)的進行,西部交通基礎設施得到迅速的發(fā)展,比如正在規(guī)劃和修建的川藏高速公路和川藏鐵路等.這些基礎設施大部分位于諸如青藏高原等高海拔高落差的山區(qū),考慮到高原地應力活躍、地質災害多等因素,高墩大跨橋梁成為跨越深切峽谷的重要選擇.已建和在建的山區(qū)大跨度橋梁包括四渡河大橋、壩陵河大橋以及北盤江大橋等.

由于大跨度橋梁具有結構剛度小和自振頻率低等特點,風荷載往往成為結構設計的控制性荷載.目前,國內各類結構設計規(guī)范中有關風荷載的規(guī)定適用于平坦地形地貌各向同性風場條件,對于復雜地形特別是山區(qū)峽谷地形的風荷載,則需要通過現(xiàn)場實測或者地形模型風洞試驗進行修正.其原因是山區(qū)峽谷的復雜地形地貌會導致氣流運動十分復雜,從而引起風場的強烈變化[1].

目前,國內對山區(qū)峽谷風特性也開展了一些實測研究.如張玥等在禹門口黃河斜拉橋橋址處建立了風觀測站,并利用自行開發(fā)的橋梁風場特性分析系統(tǒng)分析了橋位處的脈動風特性[2].龐加斌等以鄂西山區(qū)的四渡河峽谷大橋為工程背景,對該橋位處的峽谷風特性展開了實測研究,并重點分析了其湍流特性[3].朱樂東等采用相控陣聲雷達風廓線儀對壩陵河大橋橋址處深切峽谷的風剖面展開了實地觀測,結果表明深切峽谷的豎向風剖面已不能采用指數(shù)律或者對數(shù)律來描述[4].陳政清等人基于矮寨大橋的風場實測結果,對山區(qū)風場極值風速與風向、峽谷風剖面以及高風速樣本的湍流度等特性進行了詳細分析[5].在上述實測研究中,高頻脈動風數(shù)據(jù)的采集主要有數(shù)據(jù)采集器或者無線電發(fā)射和基站接收兩種方法,這兩種采集方法還存在較大的改進空間.此外,上述研究對于山區(qū)脈動風的非平穩(wěn)與非高斯特性也較少涉及.

在國外,山區(qū)風特性的實測研究主要偏向于氣象、氣候以及環(huán)境等方面,如Turnipseed等為了研究復雜地形對紊流測量精度的影響,開展了山區(qū)復雜地形下的風場實測研究,得出了一些脈動風特性[6].Carrera等基于氣象站和北美地區(qū)再分析數(shù)據(jù)庫的風速數(shù)據(jù),對山區(qū)風的峽谷效應進行了研究[7].Cohn等通過風廓線儀所實測出的隨時間和高度變化的風速數(shù)據(jù),對越山氣流和回流的特性和結構展開了研究[8].可見,針對于結構物的山區(qū)風現(xiàn)場實測,國外的研究同樣比較少見.

本文以地處云南宣威的普立特大橋為工程背景,對橋位處的風場特性展開了實測研究.首先,對工程背景以及實測項目進行了介紹;隨后,針對于現(xiàn)有高頻風速儀數(shù)據(jù)采集方法存在的一些問題,本文開發(fā)了一套更為實用和方便的基于無線傳輸?shù)母哳l風速儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);其次,本文對橋位處的平均風特性進行了詳細分析;最后,對橋位處實測脈動風的非平穩(wěn)與非高斯特性展開了研究.

1 工程背景及實測項目概況

在建的普立特大橋是普立至宣威段高速公路跨越普立大溝的重要通道.主橋設計方案為主跨628 m的懸索橋,混凝土門式橋塔高度分別為153 m和138 m,主梁采用流線型扁平鋼箱梁.該橋為西南和東北走向,海拔高度為1 860 m.橋位地處偏僻,地形地貌起伏大,峽谷深,氣象氣候條件復雜多變,如圖1所示(圖片來源Google Earth).因此該橋位處設計風參數(shù)無法通過相關規(guī)范直接獲得,需要進一步開展橋位處的風特性實測研究.

圖1 測風塔的位置及周圍地形地貌Fig.1 Location of wind observation tower and surrounding topography

基于上述實際的工程背景,本文開展了山區(qū)風特性的現(xiàn)場實測研究.為此,在宣威側橋位處附近的一個無遮擋山頭建立了一個高50 m的觀測塔,如圖1所示.該測風塔與宣威側錨定之間的直線距離約為150 m,測風塔底部標高為1 890 m,低于宣威側橋塔頂部標高8 m,如圖2所示.

圖2 普立特大橋立面(單位:m)Fig.2 Vertical view of Puli Great Bridge(unit:m)

測風塔的風速儀布置如下:從10 m高度處開始,在高度方向上每間隔10 m設置一個NRG風速儀,每間隔20 m安裝一個NRG風向標.該類型風速計最大記錄風速可達96 m/s,采樣頻率為1 Hz,但每10 min輸出一個數(shù)據(jù).采用 GPRS無線傳輸?shù)姆绞街苯訉?shù)據(jù)發(fā)送到指定郵箱,因此使用起來非常方便.同時,本文在測風塔的30 m和50 m處分別安裝了一個楊氏三維超聲風速儀,以便精確測量山區(qū)風的三維脈動特性,其采樣頻率為4 Hz.圖3為風速儀的布置圖,圖3(a)為示意圖,圖3(b)為現(xiàn)場安裝圖.

(a)示意圖(b)現(xiàn)場安裝圖圖3 風速儀布置(單位:m)Fig.3 Layoutofanemometers(unit:m)

2 無線傳輸設備的開發(fā)

NRG風速儀具有無線傳輸?shù)墓δ?因此可以很方便的地通過郵箱獲取采集到的10 min平均風數(shù)據(jù).但是,在超聲風速儀的數(shù)據(jù)采集過程中,由于受到數(shù)據(jù)采樣頻率高、現(xiàn)場條件惡劣、維護成本高等因素的影響,采集系統(tǒng)面臨著許多問題.在實測項目運行期間,本文所采用的脈動風數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)經(jīng)歷了以下3個階段.

第一階段使用的采集系統(tǒng)為有線采集系統(tǒng),即將風速儀、信號放大器及電腦工控機等設備通過有線的方式連接起來,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集.這種較為原始的采集方法存在諸多問題,如需要在測風塔旁邊設置固定的采集點、現(xiàn)場電源供應不穩(wěn)定、采集系統(tǒng)容易受到雷電的影響、需要專人維護以及維護成本較高等.

鑒于上述采集系統(tǒng)存在的問題,本研究開發(fā)了一套基于GPRS的無線傳輸系統(tǒng).該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)傳輸單元、數(shù)據(jù)接收和處理單元以及電源供應單元組成.數(shù)據(jù)采集單元即為所采用的超聲風速儀.數(shù)據(jù)傳輸單位主要由遠程終端模塊(RTU)組成,該模塊的主要功能是臨時緩存數(shù)據(jù)及無線發(fā)送數(shù)據(jù).此外,該模塊還具有定時重啟的功能,以避免長期運行出現(xiàn)的死機現(xiàn)象.數(shù)據(jù)接收和處理單元由云服務器、基于TCP的數(shù)據(jù)接收軟件以及數(shù)據(jù)處理軟件組成.其主要功能是接收RTU模塊發(fā)送過來的數(shù)據(jù),并對其進行處理,然后通過郵件系統(tǒng)發(fā)送到指定的郵箱.值得說明的是,由于網(wǎng)絡不通暢的原因,數(shù)據(jù)接收軟件可能會接收到?jīng)]有時間標簽的緩存數(shù)據(jù),如何將它們按照時間順序還原是一個難題.為此,本文在數(shù)據(jù)處理軟件中開發(fā)了一個數(shù)據(jù)還原算法,以解決這個難題.電源供應單元則由太陽能供電系統(tǒng)組成,它為數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)傳輸單元供電.為了提高太陽能系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性,本文還開發(fā)了一個智能開關系統(tǒng).該系統(tǒng)能根據(jù)設定的風速閥值自動關閉和重啟數(shù)據(jù)采集和傳輸單元,以節(jié)省系統(tǒng)使用的電能.另外,在云服務器上,還開發(fā)了一個Web客戶端,以方便用戶實時查看數(shù)據(jù).

與現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集器及無線電發(fā)射和基站接收兩種脈動風數(shù)據(jù)采集方法相比,本文開發(fā)的無線傳輸系統(tǒng)具有實時傳輸、成本低、無需現(xiàn)場監(jiān)測、不受現(xiàn)場供電條件影響等優(yōu)勢,具有較大的應用前景.在實際運行過程中,該套系統(tǒng)同樣也存在一些問題,如數(shù)據(jù)還原算法的不穩(wěn)定性以及風速數(shù)據(jù)的局部丟包等.為此,本文在第三階段對現(xiàn)有的無線傳輸系統(tǒng)進行了進一步的改進.

改進的無線傳輸系統(tǒng)與原來的系統(tǒng)最主要的區(qū)別在于數(shù)據(jù)傳輸單元,如圖4所示.

圖4 數(shù)據(jù)傳輸單元Fig.4 Data transmission unit

新的數(shù)據(jù)傳輸單元主要由主板、電源接口、傳感器接口、無線數(shù)傳終端模塊、天線、手機卡及SD卡組成.與原來的無線傳輸系統(tǒng)相比,改進后的系統(tǒng)更加緊湊.更重要的是,從超聲風速儀傳輸下來的數(shù)據(jù)首先會被打上時間標簽,其格式如圖5所示.

然后,數(shù)據(jù)將以txt文件的形式存儲在SD卡里面.如數(shù)據(jù)采樣頻率為4 Hz,則2G的SD卡可以存儲至少3個月的數(shù)據(jù),從而保證數(shù)據(jù)在系統(tǒng)不斷電的情況下基本上不會丟失.每隔1個小時,數(shù)傳模塊將包含有1個小時數(shù)據(jù)的文件發(fā)送到指定的云服務器.隨后,數(shù)據(jù)處理軟件只需簡單的將數(shù)據(jù)整合即可,并不需要較為復雜的數(shù)據(jù)還原算法.由此可見,改進后的無線傳輸系統(tǒng)可以很好地解決原來系統(tǒng)存在的數(shù)據(jù)還原算法不穩(wěn)定以及數(shù)據(jù)丟包等問題.

圖5 數(shù)據(jù)格式示意Fig.5 Schematic diagram of data format

3 平均風特性

本實測項目從2013年2月9號開始采集數(shù)據(jù),到現(xiàn)在為止項目仍在運行.目前,風速儀的數(shù)據(jù)截止到2014年10月24日.因此,本文著重對這段時間內的有效數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析.根據(jù)風速觀測的強風原則,本文在進行平均風特性的統(tǒng)計分析時只選取了10 min平均風速大于8 m/s的強風數(shù)據(jù).

3.1 平均風速、風向以及風攻角

圖6為觀測期內50 m高度處的日最大平均風速分布圖.從圖6可以看出:實測地區(qū)的大風期主要集中在每年的2～4月份,其它月份出現(xiàn)大風的概率較小;觀測期內所有日最大平均風速的最大值出現(xiàn)在2014年3月5日,其值為13.8 m/s.

圖6 日最大平均風速Fig.6 Daily maximum mean wind speed

圖7為50 m高度處的平均風速風向分布圖.從圖7可以看出,在觀測期內,平均風速大于8 m/s的強風風向主要集中在西南方向,其比例可達80%以上,其次則是正東和正北偏西方向,這是由于實測場地剛好位于3條分別具有西南、正東以及正北偏西走向峽谷的交界點,而其中西南走向的峽谷最寬,且與實測場地之間沒有明顯的障礙物.

圖7 風速風向分布圖Fig.7 Wind rose

圖8給出了50 m高度處兩個典型大風天的10 min平均風速變化趨勢.圖中粗線顯示的平均風速變化趨勢為典型的山區(qū)峽谷風特性,即在凌晨和上午風速很小,而在下午及上半夜風速有個明顯的大范圍上升和下降的過程[9].圖中細線顯示的風速變化趨勢為山區(qū)中典型的雷暴風天氣,可以看出,在凌晨4點左右,風速出現(xiàn)明顯的突變過程,這與常規(guī)山區(qū)風的變化趨勢存在明顯區(qū)別.在56 d的強風天氣中,有8 d出現(xiàn)了上述雷暴風,所占比例約為15%,說明山區(qū)雷暴風較常出現(xiàn).由此可見,山區(qū)的氣候特性具有混合特性.因而按多個年最大風速推算的極大值分布不一定服從極值Ⅰ型分布,而可能服從極值Ⅱ型分布[10].

圖8 典型大風天平均風速Fig.8 Typical mean wind speed in 10 min

圖9為統(tǒng)計出的30 m和50 m高度處的10 min平均風攻角.從圖9可以看出:平均風攻角大部分在-10°～0°范圍內波動,出現(xiàn)該情況的主要原因為山區(qū)復雜的地形地貌條件.此外,山區(qū)較為復雜的氣象氣候條件也是可能的原因;同時可以看到,50 m高度處的風攻角離散程度要明顯大于30 m高度處的.隨著平均風速的增大,風攻角的離散程度在不斷地減弱.

圖9 平均風攻角Fig.9 Mena wind attack angle

3.2 豎向風剖面

眾所周知,我國橋梁規(guī)范[11]常使用指數(shù)律來描述平原地區(qū)的豎向風剖面,其中風剖面指數(shù)為重要的參數(shù).本文根據(jù)實測的山區(qū)強風數(shù)據(jù),采用最小二乘法得出所有擬合的風剖面指數(shù).

根據(jù)得出的擬合指數(shù),本文挑選出了一些典型樣本,并繪制其風剖面指數(shù)的擬合圖,如圖10所示.從圖10可以看出,樣本1和樣本2的擬合效果較好,而樣本3的擬合誤差較大.

圖10 典型樣本的風剖面擬合Fig.10 Fitted wind profile of typical samples

圖11為所有風剖面指數(shù)的概率密度分布圖.從圖11可以看出:除了0值附近,風剖面指數(shù)的概率密度分布大體服從均值為0.056、標準差為0.032的高斯分布;此外,風剖面指數(shù)的整體波動范圍為0～0.14.可見,本文擬合的風剖面指數(shù)離散性較大,且其擬合概率密度分布的均值0.056明顯小于規(guī)范規(guī)定值0.12～0.30[11].限于篇幅,本文的實測風剖面特性有待進一步詳細分析.

圖11 擬合風剖面指數(shù)的概率密度分布Fig.11 PDF of fitted wind profile index

4 脈動風特性檢驗

脈動風的數(shù)據(jù)采集開始于2013年3月份,到目前為止經(jīng)歷了一年半左右的時間.基于強風原則,并考慮到山區(qū)雷暴風的因素,本文從中挑選出了82段1 h的脈動風數(shù)據(jù).值得說明的是,本文沒有采用10 min樣本進行分析的主要原因是山區(qū)風具有很明顯的非平穩(wěn)特性,因此10 min樣本還不足以包含整個風速變化的過程.此外,1 h樣本也廣泛應用于臺風強風分析[12-13].采用矢量法對實測數(shù)據(jù)進行矢量分解后,可以得到順風向、橫風向及豎風向3個方向的瞬時風速時程.限于篇幅,本文只對順風向脈動風速的非平穩(wěn)與非高斯特性進行檢驗,其它方向的脈動風特性留待以后進行詳細的分析.

由于平均風速的取值會對脈動風非平穩(wěn)和非高斯特性的檢驗結果產(chǎn)生一定的影響,因此本文分別采用剔除1 h平均風速、10 min平均風速(實為6個階梯的時變平均風速)以及時變平均風速3種方法獲取最終的1 h順風向脈動風速時程,以探討平均風速取值對脈動風特性的影響.其中,時變平均風速采用小波變換(Db20小波,分解8層)獲得[14].事實上,剔除上述三種不同時距的平均風速相當于將瞬時風速中頻率分別低于1/3600、1/600及1/128 Hz部分的風速剔除.

隨后,本文將每小時的脈動風速分為30段,采用輪次法檢驗每個小時脈動風速的非平穩(wěn)性.對于樣本非高斯性的檢驗,目前主要有高階統(tǒng)計量和K-S檢驗法等.經(jīng)過試算,K-S檢驗法由于只有一個判別指標,其準確性并不高.因此,本文采用高階統(tǒng)計量對樣本的非高斯性進行判斷.參考本文實測結果以及其它文獻[15]提出的非高斯判別標準,確定了高斯脈動風速的判斷標準為偏度的絕對值小于0.4且峰度介于2.5～3.5之間,反之則為非高斯.根據(jù)上述檢驗的結果,本文將實測出的脈動風分為平穩(wěn)高斯(SG)、平穩(wěn)非高斯(SNG)、非平穩(wěn)高斯(NSG)以及非平穩(wěn)非高斯(NSNG)4類.

4.1 脈動風特性的檢驗結果

表1為3種工況下的脈動風非平穩(wěn)與非高斯檢驗的計算結果.

從表1可以看出,1 h均值工況與10 min均值工況下的檢驗結果相近,都是平穩(wěn)高斯樣本占據(jù)大多數(shù),但同樣存在不少具有非平穩(wěn)與非高斯特性的脈動風樣本.而剔除時變均值后,非平穩(wěn)樣本的數(shù)量沒有明顯變化,但非高斯樣本的數(shù)量明顯增加.可見,不同均值的剔除會對脈動風的非高斯特性造成較大的影響.其原因是時變均值的剔除會使脈動風的偏度值更接近于0,但峰度更偏離于3,從而造成脈動風更加偏離高斯分布.由于目前非平穩(wěn)風速模型常將風速分解為脈動風與時變均值之和.因此,本文后面的分析均采用剔除時變平均風速的脈動風特性檢驗結果.

表1 不同分類下的樣本數(shù)Tab.1 Number of samples in different category

圖12繪制出了所有分類下,樣本瞬時風速最大值的分布圖.

圖12 不同種類下的樣本瞬時風速最大值Fig.12 Maximum wind speeds of samples in different category

從圖12可以看出,各個種類下的最大樣本瞬時風速最大值分別為24.0、23.6、23.6和22.0 m/s,數(shù)值相差很小.這說明風速樣本的脈動風在具有非平穩(wěn)或非高斯特性的同時,其平均風速仍然可能具有很大的強度.因此,山區(qū)風完全有可能出現(xiàn)具有非平穩(wěn)和非高斯特性的強風樣本.

4.2 典型的風速時程

限于篇幅,本文只給出非平穩(wěn)高斯以及非平穩(wěn)非高斯兩種類別下的典型風速時程.圖13～14分別給出了這兩種類別下,樣本的瞬時風速、均值、脈動風速以及其概率密度分布.

(a) 瞬時風速時程和時變平均風速

(b) 脈動風速時程

(c) 脈動風的概率密度分布圖13 風速時程及脈動風的概率密度分布(NSG)Fig.13 Time histories and PDF of fluctuation (NSG)

從圖13可以看出,樣本明顯服從高斯分布,同時還具備一定的非平穩(wěn)性.圖14所示為從山區(qū)雷暴風中挑選出的1 h樣本,從圖14可以看出,其脈動風具有明顯的非平穩(wěn)和非高斯特性.

(a) 瞬時風速時程和時變平均風速

(b) 脈動風速時程

(c) 脈動風的概率密度分布圖14 風速時程及脈動風的概率密度分布(NSNG)Fig.14 Time histories and PDF of fluctuation (NSNG)

5 結 論

本文以普立特大橋為工程背景,開展了山區(qū)風的現(xiàn)場實測研究.詳細闡述了開發(fā)的基于數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)母哳l風速儀采集系統(tǒng),分析了橋位處風場的平均風特性,并對脈動風的非平穩(wěn)和非高斯特性進行了探討.通過上述研究,得出了如下結論:

與現(xiàn)有的脈動風數(shù)據(jù)采集方法相比,本文開發(fā)的無線傳輸設備具有較大的優(yōu)勢,值得進一步推廣; 橋址處的大風期主要集中在2～4月份,強風風向則主要集中在西南方向,實測期間山區(qū)雷暴風較常出現(xiàn);實測強風的平均風攻角主要在-10°～0°范圍內波動,擬合出的風剖面指數(shù)離散性較大,且其擬合概率密度分布的均值0.056明顯小于規(guī)范規(guī)定值0.12-0.30;從本文的實測結果來看,山區(qū)風出現(xiàn)了同時具有非平穩(wěn)和非高斯特性的風速樣本,且其瞬時最大風速可達22.0 m/s;時變平均值的剔除對脈動風的非平穩(wěn)特性影響不是很大,但對非高斯特性影響較大.

在本文的研究中,脈動風速的非高斯特性檢驗方法是一個難點,該部分內容值得以后進行更精細化的研究.此外,本文只對順風向脈動風的非平穩(wěn)和非高斯特性進行了探討,詳細的風特性還有待進一步分析.

致謝:感謝西南交通大學博士研究生創(chuàng)新基金資助.

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黃國慶(1976—),博士,國家青年千人計劃及四川省百人計劃入選者,2011年起至今任職于西南交通大學,現(xiàn)為土木工程學院教授、博士生導師.主要研究方向為結構和橋梁風致動力分析、隨機振動、極值分析、概率風荷載分析.發(fā)表學術論文100余篇,其中20余篇為國際著名期刊論文.承擔和參與國家自然科學基金面上項目、高鐵聯(lián)合基金重點項目、四川省青年項目等,獲得國家授權發(fā)明專利1項.現(xiàn)為包含ASCE主辦的多本國際著名期刊的審稿人,國際知名SCI期刊“Wind and Structures, An International Journal”編委,世界銀行橋梁工程咨詢專家.

E-mail:ghuang1001@gmail.com.

彭留留(1988—),博士研究生,2012年起至今就讀于西南交通大學土木工程學院結構工程專業(yè).研究方向為非平穩(wěn)風的實測、建模、模擬及其對結構的響應分析.發(fā)表學術論文20多篇,其中2篇為SCI檢索的國際著名期刊論文,國內EI檢索論文4篇.承擔西南交通大學博士生創(chuàng)新基金一項,主研和參研國家自然科學基金等5項,獲得國家授權發(fā)明專利1項.2015年榮獲西南交通大學國家獎學金,2015年9月至今受國家留學基金委資助赴美國德州理工大學訪學一年.

E-mail:pll234@163.com

(中、英文編輯:徐 萍)

Field Measurement Study on Wind Characteristics at Puli Great Bridge Site in Mountainous Area

HUANGGuoqing,PENGLiuliu,LIAOHaili,LIMingshui

(Research Center for Wind Engineering, School of Civil Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China)

To obtain the wind characteristics in mountainous area, the wind field measurement at Puli Great Bridge site was conducted. A data collection system for high-frequency wind speed based on wireless transmission was developed. The mean wind characteristic was analyzed. The non-stationarity and non-gaussianity of the fluctuating wind were investigated. The results show that the new system has the advantages of real-time transmission, low cost and no field monitoring compared with the traditional method. The majority of strong wind occurs from February to April annually in the southwest direction. The proportion of the thunderstorm is about 15%among the selected strong wind during the field measurement. The wind attack angle varies from -10 to 0 degrees. The wind profile index ranges from 0 to 0.14,and the mean value of the probability density distribution is 0.56 which is less than 0.12, its minimum in the specification. It illustrates that the wind profile in the mountainous area cannot be well described by the specification. The wind speed sample with both non-stationarity and non-guassianity is measured in the mountainous area, and its instantaneous maximum speed can reach to 22.0 m/s.

mountainous area wind; field measurement; wireless transmission system; mean wind characteristics; fluctuating wind;non-stationarity and non-gaussianity

2014-12-18

國家自然科學基金資助項目(51578471); 國家自然科學基金青年科學基金資助項目(51408504);交通運輸部西部課題資助項目(201231835250)

黃國慶,彭留留,廖海黎,等. 普立特大橋橋位處山區(qū)風特性實測研究[J]. 西南交通大學學報,2016,51(2): 349-356.

0258-2724(2016)02-0349-08

10.3969/j.issn.0258-2724.2016.02.014

P412.16

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