DB43-T+2144-2021橋梁建設(shè)抗風設(shè)計氣候可行性論證技術(shù)規(guī)范

ICS07.030CCSA47 43湖 南 省 地 方 標 準DB43/T2144—2021橋梁建設(shè)抗風設(shè)計氣候可行性論證技術(shù)規(guī)范TechnicalspecificationforclimatefeasibilitydemonstrationTechnicalspecificationforclimatefeasibilitydemonstrationofwindresistantdesignofbridgeconstruction2021082920211029湖南省市場監(jiān)督管理局發(fā)布33············1435氣象觀測塔建設(shè)及觀測36證象選及收集47位氣特與災(zāi)害析58計速算59位近層流值及攻計算610位風數(shù)值擬711告制7附錄A（范）橋建設(shè)風計候行論證術(shù)程圖附錄B（范）t方法附錄C（料）比法附錄D（料）概分布數(shù)附錄E（料）地粗糙系分類附錄F（料）三超聲速有數(shù)判別附錄G（料）脈風速計方法附錄H（料）湍功率密的算法參考獻8910111415161718目 次前言Ⅲ112規(guī)范性引用文件······1前 言GB/T1.1—20201請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。本文件由湖南省氣象局提出。本文件由湖南省氣象標準化技術(shù)委員會歸口。崔劍鋒。橋梁建設(shè)抗風設(shè)計氣候可行性論證技術(shù)規(guī)范本文件適用于大型橋梁建設(shè)抗風設(shè)計氣候可行性論證。GB/T35221—2017地面氣象觀測規(guī)范總則GB50009—2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50057—2010建筑物防雷設(shè)計規(guī)范JTG/T3360—01—2018公路橋梁抗風設(shè)計規(guī)范QX/T118地面氣象觀測資料質(zhì)量控制QX/T423—2018JTG/T3360—01—2018公路橋梁抗風設(shè)計規(guī)范QX/T118地面氣象觀測資料質(zhì)量控制QX/T423—2018QX/T426—2018QX/T436—2018QX/T438—2018QX/T449—2018QX/T469—2018抗風參數(shù)計算橋梁設(shè)計風速計算規(guī)范氣候可行性論證規(guī)范現(xiàn)場觀測氣候可行性論證規(guī)范總則3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1風速時距windspeedinterval計算平均風速所使用的時間間隔。［來源：QX/T438—2018，2.1］3.2地面粗糙度surfaceroughness反映地表起伏或地物、植被等高矮、稀疏的程度。［來源：QX/T438—2018，2.2］3.3重現(xiàn)期returnperiod某一事件重復(fù)出現(xiàn)的平均間隔時間。［來源：QX/T438—2018，2.4］3.4參證氣象站referencemeteorologicalstation氣象分析計算所參照或引用的橋梁所在地區(qū)或者鄰近地區(qū)具有長年代氣象數(shù)據(jù)的國家氣象觀測站。注1：長年代一般不少于30年。2：GB/T485—2019本氣象站。［來源：QX/T423—2018，3.1，有修改］3.5基本風速basicwindspeed參證氣象站10m高度、重現(xiàn)期100年、10min平均的年最大風速。［來源：JTG/T3360—01—2018,2.1.1，有修改］3.6橋梁設(shè)計基本風速basicwindspeedatbridgesite橋址地面或水面以上10m高度、重現(xiàn)期100年、10min平均的年最大風速。［來源：JTG/T3360—01—2018，2.1.2，有修改］3.7設(shè)計基準風速referencewindspeed橋梁或構(gòu)件基準高度、重現(xiàn)期100年、10min平均的年最大風速。［來源：JTG/T3360—01—2018，2.1.3，有修改］3.83.8橋梁設(shè)計基準風速bridgereferencewindspeed特指橋梁主梁基準高度處的設(shè)計基準風速。［來源：JTG/T3360—01—2018，2.1.4］3.9風攻角windattackangle風的來流方向與水平面產(chǎn)生的夾角。［來源：JTG/T3360—01—2018，2.1.5，有修改］3.10風切變指數(shù)windshearexponent用于描述風速隨高度變化的冪函數(shù)中的指數(shù)。［來源：QX/T436—2018，3.6］3.11風速標準差standarddeviationofwindspeed一組風速值與其平均值的離差平方和的算術(shù)平均數(shù)的平方根。注：它反映一組風速值的離散程度。［來源：QX/T436—2018，3.7］3.12湍流強度turbulenceintensity風速標準差與平均風速的比率。注：用同一組測量數(shù)據(jù)和規(guī)定的周期進行計算。［來源：QX/T436—2018，3.8］3.13陣風風速gustspeed1s～3s時距的瞬時風速值。［來源：QX/T436—2018，3.9］3.14陣風系數(shù)gustfactor由平均風速推算陣風風速的比例系數(shù)，通常采用3s最大陣風風速與10min平均風速的比值。［來源：QX/T436—2018，3.10］（）（。選擇在橋位附近四周開闊，不受遮擋，能代表橋位區(qū)域大風特征，且不受橋梁建設(shè)工程施QX/T449—201870-150m5-610m10min10minGB50135－2019GB50057－20104Ω。觀測塔應(yīng)懸掛明顯的安全警示標志，觀測塔位于航線下方時，根據(jù)航空部門的要求決定是QX/T449—2018感器和三維超聲測風儀安裝。選擇取得國家或國際相應(yīng)行業(yè)質(zhì)量認證和計量認證的觀測儀器，儀器性能基本參數(shù)應(yīng)考慮10.8m/s)5.5.2對觀測記錄進行完整性審查，給出數(shù)據(jù)的完整性描述。有效數(shù)據(jù)完整率不應(yīng)小于95%。有效數(shù)據(jù)完整率按式（1）計算：5.5.2對觀測記錄進行完整性審查，給出數(shù)據(jù)的完整性描述。有效數(shù)據(jù)完整率不應(yīng)小于95%。有效數(shù)據(jù)完整率按式（1）計算：--%?1）應(yīng)測數(shù)目式中：應(yīng)測數(shù)目：測量期間小時數(shù)；缺測數(shù)目：沒有記錄到的小時平均值數(shù)目；無效數(shù)據(jù)數(shù)目：確認為不合理的小時平均值數(shù)目。6參證氣象站選取及資料收集300.0510min（塔7.1.37.1.37.3橋位區(qū)大風及相關(guān)氣象災(zāi)害分析7.3.2的發(fā)生頻率、危害程度。8設(shè)計風速推算T檢驗法進行均一性檢驗，檢驗方法見附錄B；C；10m10min8.1.2基本風速推算10305010010min99%D。10C。α（按照JTG/T3360—01—2018公路橋梁抗風設(shè)計規(guī)范計算。9橋位區(qū)近地層湍流特征值及風攻角計算FG。10minGVmaxV10min……………（2）式中3V10min10minI （3）V10minI10minm/s；V10min10minm/s。按照附錄H計算。風攻角按下式計算：u(tu(t)v(t)22

……4）Ww(t) （5）tgW （6）式中Ｗ、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。10橋位區(qū)風參數(shù)數(shù)值模擬11報告編制QX/T423—2018速的推算方法速的推算方法的推算方法橋位區(qū)近地層湍流特征值及風攻角計算陣風系 湍流強數(shù)計算 度計算風攻角計算橋位區(qū)風參數(shù)數(shù)值模擬報告編制附錄A（規(guī)范性）橋梁建設(shè)抗風設(shè)計氣候可行性論證技術(shù)流程圖基本風速的基本風速的推算方法設(shè)計風速推算橋位區(qū)氣候特征與氣象災(zāi)害分析參證氣象站選取及資料收集氣象觀測塔建設(shè)及觀測附錄B（t檢驗假設(shè)：X1X2按式（B.1）計算統(tǒng)計量：X1X1X22(n21 222)n1n2

?????（.）式中：t：t檢驗值，無量綱數(shù)；x1n2S1：前一段隨機要素的標準差，單位為該隨機要素的單位；S2：后一段隨機要素的標準差，單位為該隨機要素的單位；|t|ɑ|t|＞|t|附錄C（資料性）比值法相鄰兩測站風速y與x之間通常構(gòu)成以下關(guān)系：yk(x)???????????C）x式中：1m/s2m/sk：比值系數(shù)，無量綱數(shù)。x（10附錄D（）目前氣象數(shù)據(jù)處理中常用的極值分析方法有極值Ⅰ型（Gumbel）分布，威布爾分布（Weibull）分布，皮爾遜Ⅲ型（P-Ⅲ）分布等。（Gumbel）分布函數(shù)：

()expexp(xu)（a＞0∞＜u＜????（.）公式中α為分布的尺度函數(shù)，u為分布的位置參數(shù)。重現(xiàn)期為R（概率為1/R）時：xu1ln[ln(R

)]????????（.）它的參數(shù)估計有三種方法：①矩法（：

Ra≈0.57722a≈0.57722（22???????????????D.）6a2由此得到：a1.28255??????????????D.5）uE(x)0.57722a??????????????（D6）②耿貝爾法耿貝爾法是一種直接與經(jīng)驗頻率相結(jié)合的參數(shù)估計方法。假定數(shù)據(jù)有序序列：x1x2...xn則經(jīng)驗分布函數(shù)為：F*(x)ii =1,2,..,n?D.7）n1取如下序列：yill(F*(i)=1,2,..,n?????D.）可得：(x)uE(x)E(y)?????????（D1）aa(y)???????D.）

a R1u??????????（D）③極大似然法在統(tǒng)計學理論上，極大似然估計是一種較優(yōu)的參數(shù)估計方法。極值Ⅰ型分布函數(shù)的概率密度函數(shù)為：f()F'()a[(xu)(a(xu???????D.1）x1x2xnn nlLnlnaa(iu)expa(iu))?????D.）ii1將a、u看作變量，將上式分別對a、u求導(dǎo)并令其為0，得：nnexpa)expai)?????（D.3）i1參數(shù)a、u可用迭代法求解。

n(x1)expa)nxexpax)??（D.）i ia i（Weibull）分布函數(shù)：其超過保證率函數(shù)為：

F(x)

xk)c

x＞??????（D）P(x)exp(

x)???（D1）kckPxexp1lnlnP)]lnc)???????????（D.）p(k其形狀參數(shù)k及尺度參數(shù)c的估計多采用矩法：k(s)086???????????（.1）vcv1/k)?D.）D.3皮爾遜Ⅲ（P-Ⅲ）型曲線皮爾遜Ⅲ型曲線又稱P-Ⅲ型曲線，是一種單峰型正偏曲線，整體不對稱。①概率密度函數(shù)()式中：（）為的伽瑪函數(shù)；、、a0分別為皮爾遜Ⅲ型分布的形狀尺度和位置未知參數(shù)，＞0，＞0。xCv、Cs具有如下關(guān)系：4f(x) (x0) e 0???????（.2）1(xa) ????????????????（D.）Cs2 2xCvCs

????????????.2）ax(12Cv)0 C

?????????（D.）s1xn(xx)/n1xn(xx)/n2iiv x

（.2）(Ki1)2/ni1nn(x(Ki1)2/ni1ni ivCsi1 i1 ?（D2）v其中：

n3

nC3Cv：變差系數(shù)，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(cè)抬高，右側(cè)降低；反之，左側(cè)下降，右側(cè)上抬。Cs：偏態(tài)系數(shù)，反映密度曲線的對稱特征，即衡量系列在均值的兩側(cè)分布對稱或不對稱（偏態(tài)）Cs>0（P-CsD.4置信區(qū)間計算p1x21??p1x21?????（D2）則稱隨機區(qū)間1,?2x的01%x01%。n，TT水平1001%下的置信區(qū)間為：?LT/2T式中?L為置信區(qū)間，T為某重現(xiàn)期風速估算值，為顯著性水平，/2為標準正態(tài)分布在1/2T為T當=19?L。附錄E（資料性）地表粗糙度系數(shù)分類表E.1地表粗糙度系數(shù)分類地表類別地表狀況地表粗糙度系數(shù)A海面、海岸、開闊水面、沙漠0.12B農(nóng)地、田園、平坦開闊地；樹木及地層建筑物稀少地區(qū)0.15C樹木及地層建筑物密集地區(qū)；中、高層建筑物稀少地區(qū)；平緩的丘陵地0.22D中、高層建筑物密集地區(qū)；起伏較大的丘陵山地0.30利用風隨高度變化的指數(shù)公式，根據(jù)橋位風梯度實測資料，選取觀測塔各層逐日的日大風樣本資料在近地層內(nèi)，風速隨高度變化的指數(shù)公式為：uu(z??在近地層內(nèi)，風速隨高度變化的指數(shù)公式為：uu(z???E）1z1式中：u為z1為1α為風速隨高度變化冪指數(shù)，其值的大小即表明了風速垂直切變的強度。對式（D.1）作變換并等號兩邊取對數(shù)，即得：ln(u)l(z)?（E）u1z1令yln(u),xln(z)E）u1z1則得到線性方程：yx??（E）將實測資料序列代入（D.3）式，得到序列；y1,y2,yiyn,x1,x2,xixn用最小二乘法擬合回歸系數(shù)，得到指數(shù)α的計算公式：xy/x2??????（E.）ii i附錄F（資料性）三維超聲風速儀有效數(shù)據(jù)判別三維超聲風速儀是利用超聲波在大氣中的傳播速度隨風速而變化的原理制成的測風儀器，能測量出x、y、z三個方向上的風速分量。ixnx（F1）其中：xix30的均值；σxn4。附錄G（資料性）脈動風速的計算方法uxu(t)w（u在y軸的投影即為縱向（主風向脈動風速、（）ut)ut)svt)nU??（G.）t)ut)