ICS07.030ICS07.030CCSA47DB43/T2144—2021橋梁建設抗風設計氣候可行性論證技術規范TechnicalspecificationforclimatefeasibilitydemonstrationofwindresistantdesignofbridgeconstructionI Ⅲ 1 1 1 3 3 4 5 5 6 7 7 8 9 請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別專利的責任。1橋梁建設抗風設計氣候可行性論證技術規范GB/T35221—2017地面氣象觀測規范總則JTG/T3360—01—2018公路橋梁抗風設QX/T423—2018氣候可行性論證規范報QX/T426—2018氣候可行性論證規范資QX/T436—2018氣候可行性論證規范抗風參2注2：國家氣象觀測站包括GB/T485—20橋梁設計基本風速basicwindspeedatbri橋梁設計基準風速bridgerefere［來源：JTG/T3360—01—2018，2.風速標準差standarddeviationofwindspeed3 4.1橋位區設計基準風速的推算主要是（水平方向）風速放大系數和（垂直方向）風切變指數的計算4.2主要技術內容包括：橋址處氣候特征分析，重點是風的氣候特征；主要氣象災害的調查，重點是4.3橋梁建設抗風設計氣候可行性論證技術流程1）選擇在橋位附近四周開闊，不受遮擋，能代表橋位區域大風特征，且不受橋梁建設工程施2）人員較容易到達、無線傳輸信號較好且不影響5.1.3觀測塔宜建在大橋的跨中附近，根據橋址處的地形特征對備選觀測塔位置的氣候特征進行評估后，篩選確定觀測塔最終位置。如果跨越峽谷、地5.2.3不宜少于兩年的現場觀測。觀測期間如果3）觀測塔應懸掛明顯的安全警示標志，觀測塔位于航線下方時，根據航空部門的要求決定是45）選擇取得國家或國際相應行業質量認證和計量認證的觀測儀器，儀器性能基本參數應考慮測量范圍、分辨力、采樣頻率、最大允許誤差、靈6）觀測儀器布設要求必須配置穩定的供電系統，避免在盛行風下受觀測塔或橋梁架構、施工機5.3.1現場測試觀測設備運行是否正常，檢查建設設施是否與設計文件相符、數據記錄與存儲是否正5.4.1采取無線實時傳輸和現場采集兩種方式。如果通訊傳輸條件差，可到現場讀取數據，且時間不5.4.3強風事件(≥10.8m/s)出現后，應及時獲取三維超5.4.4觀測數據應進行初步質量檢驗和預處理后5.5.2對觀測記錄進行完整性審查，給出數據的完整性描述。有效有效數據完整率=應測數目-缺EQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up4(測數目),應測數)-EQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up4(無效數據數目),目)×100%?????????（1）5.6.2制定觀測運行監控值班制度，安排專業技術人員定期監控設備運行狀態，檢查觀測數據接收情6.1.2參證氣象站與橋址距離較近，地形5 6.2.1參證氣象站的基本信息包括氣象站經度、緯度、海拔高度、建站時間、遷站時間、測風高度變化、測風儀器型號、觀測場地環境變化、距離橋址最短距離和相6.2.2參證氣象站建站以來逐年及月平均風速、逐年及月10min平均最大風速、風向、逐年極大風速及風向、逐年及月大風日數、逐年及月各風向頻率及各風向平均風6.2.3參證氣象站年極端最高溫度、年極端最低溫度、年雷暴日、年最大降水量、年最小降水量、年6.3.1收集橋位區附近雷雨大風、寒潮大風、偏南大風、颮線大風、龍卷風、超低空急流等典型大風危害情況，包括風速、風向及陸面建筑物、輸電桿（塔）和船只等7.1.1利用觀測塔數據分析橋位區平均氣溫、極端最高氣溫、極端最低氣溫、平均氣壓、極端最高氣7.2.2統計累年逐月最大風速、極大風速及1）對參證氣象站的歷年最大風速進行高度和時距訂正。訂正后的序列采用T檢驗法進行均一性檢驗，檢驗方法見附錄B；2）采取比值法對測風環境變化引起的年最大風速序列的不均一性進行訂67 I為湍流強度，無量綱數；σ為10min風速標準差，單位為m/s；V10min為10min平均風速，單 式中W、U為某一時距（明確時距）垂直方向和水平方向的平均風速。的時空分布連續性時，模擬結果可用于橋梁抗風設計氣候可行8氣象觀測塔建設及觀測參證氣象站選取及資料收集橋位區氣候特征與氣象災害分析設計風速推算基本風速的推算方法設計基準風速的推算方法基本風速的推算方法設計基準風速的推算方法橋位區近地層湍流特征值及風攻角計算陣風系數計算湍流強度計算風攻角計算陣風系數計算湍流強度計算風攻角計算橋位區風參數數值模擬報告編制9t檢驗方法檢驗假設：X1=X2x1：前一段隨機要素的平均值，單位為該隨機要素的單位；x2：后一段隨機要素的平均值，單位為該隨機要素的單位；n1：前一段隨機要素的樣本數，無量綱數；n2：后一段隨機要素的樣本數，無量綱數；S1：前一段隨機要素的標準差，單位為該隨機要素S2：后一段隨機要素的標準差，單位為該隨機要素 =k(x)??????????????????（C.1）k：比值系數，無量綱數。樣本數量的前提下，選取大風樣本（10分鐘平均日最大風速≥某閾值，閾值的選取可根據當地大風情的比值，即為風速訂正系數，用于橋位處設計風速的推F(x)=exp(exp(a(xu))（a＞0，-∞<u<∞)……（D.1）重現期為R（概率為1/R）時：E(x)=+u………………（D.3）…………………（D.4）………………（D.5）假定數據有序序列：x1≤x2≤...≤xnyi=ln(ln(F*(xi)))i=1,2,...,n…………（D.8）σ(yσ(y)σ(x)???????（D.11）將a、u看作變量，將上式分別對a、u求導并令其為0，得：參數a、u可用迭代法求解。x＞0???????????????（D.15）???????????????????（D.16）超過保證率P對應的重現期值為：其形狀參數k及尺度參數c的估計多采用矩法：?????????????????????（D.18）????????????????????（D.19）皮爾遜Ⅲ型曲線又稱P-Ⅲ型曲線，是一種式中：Γ(α)為α的伽瑪函數；α、β、a0分別為皮爾遜Ⅲ型分布的形狀尺度和位置未知參數，α>0，β>0。??????????????????????（D.21） ………（D.22） Cv：變差系數，比較兩個不同均值系列的離散程度時，采用均方差與均值之比值，用于衡量系列相對離散程度。Cv越大，隨機變量x的分布越分散，概率分布曲線的左側抬高，右側降低；反之，左Cs：偏態系數，反映密度曲線的對稱特征，即衡量系列在均值的兩側分布對假設母體分布含有未知參數x，若由子樣確定的兩個統計量EQ\*jc3\*hps24\o\al(\s\up0(?),x)1和EQ\*jc3\*hps24\o\al(\s\up0(?),x)2，對于給定值α(0<α<1)，滿p(EQ\*jc3\*hps23\o\al(\s\up0(?),x)1<x<EQ\*jc3\*hps23\o\al(\s\up0(?),x)2)=1-α……則稱隨機區間(EQ\*jc3\*hps23\o\al(\s\up0(?),x)1,EQ\*jc3\*hps23\o\al(\s\up0(?),x)2)，為x的100(1-α)%的置信區間，真值x在此區間的可能性為100(1-α)%。EQ\*jc3\*hps24\o\al(\s\up0(?),x)水平100(1-α)%下的置信區間為：EQ\*jc3\*hps23\o\al(\s\up0(?),x)L=EQ\*jc3\*hps23\o\al(\s\up0(?),x)T±u1-α/2EQ\*jc3\*hps23\o\al(\s\up0(?),s)T式中EQ\*jc3\*hps24\o\al(\s\up0(?),x)L為置信區間，EQ\*jc3\*hps24\o\al(\s\up0(?),x)T為某重現期風速估算值，α為顯著性水平，u1-α/2為標準正態分布在1-α/2的分位數，EQ\*jc3\*hps24\o\al(\s\up0(?),s)T為EQ\*jc3\*hps24\o\al(\s\up0(?),x)T的均方差。當α=0.01時，基本風速的推算確保有99%的保證率區間為EQ\*jc3\*hps24\o\al(\s\up0(?),x)L。ABC樹木及地層建筑物密集地區；中、高層建筑物稀少地區D式中：u為z高度處的風速（m/su1為z1高度處的風速（m/sα為風速隨高度變化冪指數，其值的大小即表明了風速垂直切變的強度。對將實測資料序列代入（D.3）式，得到序列；y1,y2,...yi...yn,x1,x2,...xi...xn用最小二乘法擬合xi-x≥n×σx?????????????????（F.1）其中：xi是觀測值；x是30min的均值；σx是樣本標準差將儀器坐標旋轉角，使儀器所測u與主風向一致。所得坐標x，y，v(t)和垂直風向w(t)（與儀器坐標相同則u(t)、v(t)在x，y軸的投影即為縱向（主風向）脈動風速、為橫向（側風向）脈動風速，由下式計算：u’(t)=u(t)cosΦ+v(t)sinΦ-U………………（G.1）垂直脈動風速w’(t)如下式：w’(t)=w(t)-W…………………（G.3）氣溫擾動t’(t)如下式：t’(t)=t(t)-T……………………（G.4）u’(t)，v’(t)，w’(t)即為用于湍流統計分析的基本湍流數據時間序列。∞n為頻率，秒i在頻域上的分布可以描述湍流…………（H.4） Zd=HZ0/K…………