DB43-T 2144-2021 橋梁建設(shè)抗風(fēng)設(shè)計(jì)氣候可行性論證技術(shù)規(guī)范

ICS07.030ICS07.030CCSA47DB43/T2144—2021橋梁建設(shè)抗風(fēng)設(shè)計(jì)氣候可行性論證技術(shù)規(guī)范TechnicalspecificationforclimatefeasibilitydemonstrationofwindresistantdesignofbridgeconstructionI Ⅲ 1 1 1 3 3 4 5 5 6 7 7 8 9 請(qǐng)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(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。1橋梁建設(shè)抗風(fēng)設(shè)計(jì)氣候可行性論證技術(shù)規(guī)范GB/T35221—2017地面氣象觀測(cè)規(guī)范總則JTG/T3360—01—2018公路橋梁抗風(fēng)設(shè)QX/T423—2018氣候可行性論證規(guī)范報(bào)QX/T426—2018氣候可行性論證規(guī)范資QX/T436—2018氣候可行性論證規(guī)范抗風(fēng)參2注2：國(guó)家氣象觀測(cè)站包括GB/T485—20橋梁設(shè)計(jì)基本風(fēng)速basicwindspeedatbri橋梁設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速bridgerefere［來(lái)源：JTG/T3360—01—2018，2.風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)差standarddeviationofwindspeed3 4.1橋位區(qū)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速的推算主要是（水平方向）風(fēng)速放大系數(shù)和（垂直方向）風(fēng)切變指數(shù)的計(jì)算4.2主要技術(shù)內(nèi)容包括：橋址處氣候特征分析，重點(diǎn)是風(fēng)的氣候特征；主要?dú)庀鬄?zāi)害的調(diào)查，重點(diǎn)是4.3橋梁建設(shè)抗風(fēng)設(shè)計(jì)氣候可行性論證技術(shù)流程1）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(fēng)特征，且不受橋梁建設(shè)工程施2）人員較容易到達(dá)、無(wú)線傳輸信號(hào)較好且不影響5.1.3觀測(cè)塔宜建在大橋的跨中附近，根據(jù)橋址處的地形特征對(duì)備選觀測(cè)塔位置的氣候特征進(jìn)行評(píng)估后，篩選確定觀測(cè)塔最終位置。如果跨越峽谷、地5.2.3不宜少于兩年的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)。觀測(cè)期間如果3）觀測(cè)塔應(yīng)懸掛明顯的安全警示標(biāo)志，觀測(cè)塔位于航線下方時(shí)，根據(jù)航空部門的要求決定是45）選擇取得國(guó)家或國(guó)際相應(yīng)行業(yè)質(zhì)量認(rèn)證和計(jì)量認(rèn)證的觀測(cè)儀器，儀器性能基本參數(shù)應(yīng)考慮測(cè)量范圍、分辨力、采樣頻率、最大允許誤差、靈6）觀測(cè)儀器布設(shè)要求必須配置穩(wěn)定的供電系統(tǒng)，避免在盛行風(fēng)下受觀測(cè)塔或橋梁架構(gòu)、施工機(jī)5.3.1現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試觀測(cè)設(shè)備運(yùn)行是否正常，檢查建設(shè)設(shè)施是否與設(shè)計(jì)文件相符、數(shù)據(jù)記錄與存儲(chǔ)是否正5.4.1采取無(wú)線實(shí)時(shí)傳輸和現(xiàn)場(chǎng)采集兩種方式。如果通訊傳輸條件差，可到現(xiàn)場(chǎng)讀取數(shù)據(jù)，且時(shí)間不5.4.3強(qiáng)風(fēng)事件(≥10.8m/s)出現(xiàn)后，應(yīng)及時(shí)獲取三維超5.4.4觀測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行初步質(zhì)量檢驗(yàn)和預(yù)處理后5.5.2對(duì)觀測(cè)記錄進(jìn)行完整性審查，給出數(shù)據(jù)的完整性描述。有效有效數(shù)據(jù)完整率=應(yīng)測(cè)數(shù)目-缺EQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up4(測(cè)數(shù)目),應(yīng)測(cè)數(shù))-EQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up4(無(wú)效數(shù)據(jù)數(shù)目),目)×100%?????????（1）5.6.2制定觀測(cè)運(yùn)行監(jiān)控值班制度，安排專業(yè)技術(shù)人員定期監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，檢查觀測(cè)數(shù)據(jù)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(jīng)度、緯度、海拔高度、建站時(shí)間、遷站時(shí)間、測(cè)風(fēng)高度變化、測(cè)風(fēng)儀器型號(hào)、觀測(cè)場(chǎng)地環(huán)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(lái)逐年及月平均風(fēng)速、逐年及月10min平均最大風(fēng)速、風(fēng)向、逐年極大風(fēng)速及風(fēng)向、逐年及月大風(fēng)日數(shù)、逐年及月各風(fēng)向頻率及各風(fēng)向平均風(fēng)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(qū)附近雷雨大風(fēng)、寒潮大風(fēng)、偏南大風(fēng)、颮線大風(fēng)、龍卷風(fēng)、超低空急流等典型大風(fēng)危害情況，包括風(fēng)速、風(fēng)向及陸面建筑物、輸電桿（塔）和船只等7.1.1利用觀測(cè)塔數(shù)據(jù)分析橋位區(qū)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(tǒng)計(jì)累年逐月最大風(fēng)速、極大風(fēng)速及1）對(duì)參證氣象站的歷年最大風(fēng)速進(jìn)行高度和時(shí)距訂正。訂正后的序列采用T檢驗(yàn)法進(jìn)行均一性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)方法見附錄B；2）采取比值法對(duì)測(cè)風(fēng)環(huán)境變化引起的年最大風(fēng)速序列的不均一性進(jìn)行訂67 I為湍流強(qiáng)度，無(wú)量綱數(shù)；σ為10min風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)差，單位為m/s；V10min為10min平均風(fēng)速，單 式中W、U為某一時(shí)距（明確時(shí)距）垂直方向和水平方向的平均風(fēng)速。的時(shí)空分布連續(xù)性時(shí)，模擬結(jié)果可用于橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)氣候可行8氣象觀測(cè)塔建設(shè)及觀測(cè)參證氣象站選取及資料收集橋位區(qū)氣候特征與氣象災(zāi)害分析設(shè)計(jì)風(fēng)速推算基本風(fēng)速的推算方法設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速的推算方法基本風(fēng)速的推算方法設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速的推算方法橋位區(qū)近地層湍流特征值及風(fēng)攻角計(jì)算陣風(fēng)系數(shù)計(jì)算湍流強(qiáng)度計(jì)算風(fēng)攻角計(jì)算陣風(fēng)系數(shù)計(jì)算湍流強(qiáng)度計(jì)算風(fēng)攻角計(jì)算橋位區(qū)風(fēng)參數(shù)數(shù)值模擬報(bào)告編制9t檢驗(yàn)方法檢驗(yàn)假設(shè)：X1=X2x1：前一段隨機(jī)要素的平均值，單位為該隨機(jī)要素的單位；x2：后一段隨機(jī)要素的平均值，單位為該隨機(jī)要素的單位；n1：前一段隨機(jī)要素的樣本數(shù)，無(wú)量綱數(shù)；n2：后一段隨機(jī)要素的樣本數(shù)，無(wú)量綱數(shù)；S1：前一段隨機(jī)要素的標(biāo)準(zhǔn)差，單位為該隨機(jī)要素S2：后一段隨機(jī)要素的標(biāo)準(zhǔn)差，單位為該隨機(jī)要素 =k(x)??????????????????（C.1）k：比值系數(shù)，無(wú)量綱數(shù)。樣本數(shù)量的前提下，選取大風(fēng)樣本（10分鐘平均日最大風(fēng)速≥某閾值，閾值的選取可根據(jù)當(dāng)?shù)卮箫L(fēng)情的比值，即為風(fēng)速訂正系數(shù)，用于橋位處設(shè)計(jì)風(fēng)速的推F(x)=exp(exp(a(xu))（a＞0，-∞<u<∞)……（D.1）重現(xiàn)期為R（概率為1/R）時(shí)：E(x)=+u………………（D.3）…………………（D.4）………………（D.5）假定數(shù)據(jù)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(duì)a、u求導(dǎo)并令其為0，得：參數(shù)a、u可用迭代法求解。x＞0???????????????（D.15）???????????????????（D.16）超過(guò)保證率P對(duì)應(yīng)的重現(xiàn)期值為：其形狀參數(shù)k及尺度參數(shù)c的估計(jì)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(shù)；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(shù)，α>0，β>0。??????????????????????（D.21） ………（D.22） Cv：變差系數(shù)，比較兩個(gè)不同均值系列的離散程度時(shí)，采用均方差與均值之比值，用于衡量系列相對(duì)離散程度。Cv越大，隨機(jī)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Cs：偏態(tài)系數(shù)，反映密度曲線的對(duì)稱特征，即衡量系列在均值的兩側(cè)分布對(duì)假設(shè)母體分布含有未知參數(shù)x，若由子樣確定的兩個(gè)統(tǒng)計(jì)量EQ\*jc3\*hps24\o\al(\s\up0(?),x)1和EQ\*jc3\*hps24\o\al(\s\up0(?),x)2，對(duì)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(jī)區(qū)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(qū)間，真值x在此區(qū)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(qū)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(qū)間，EQ\*jc3\*hps24\o\al(\s\up0(?),x)T為某重現(xiàn)期風(fēng)速估算值，α為顯著性水平，u1-α/2為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布在1-α/2的分位數(shù)，EQ\*jc3\*hps24\o\al(\s\up0(?),s)T為EQ\*jc3\*hps24\o\al(\s\up0(?),x)T的均方差。當(dāng)α=0.01時(shí)，基本風(fēng)速的推算確保有99%的保證率區(qū)間為EQ\*jc3\*hps24\o\al(\s\up0(?),x)L。ABC樹木及地層建筑物密集地區(qū)；中、高層建筑物稀少地區(qū)D式中：u為z高度處的風(fēng)速（m/su1為z1高度處的風(fēng)速（m/sα為風(fēng)速隨高度變化冪指數(shù)，其值的大小即表明了風(fēng)速垂直切變的強(qiáng)度。對(duì)將實(shí)測(cè)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(cè)值；x是30min的均值；σx是樣本標(biāo)準(zhǔn)差將儀器坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)角，使儀器所測(cè)u與主風(fēng)向一致。所得坐標(biāo)x，y，v(t)和垂直風(fēng)向w(t)（與儀器坐標(biāo)相同則u(t)、v(t)在x，y軸的投影即為縱向（主風(fēng)向）脈動(dòng)風(fēng)速、為橫向（側(cè)風(fēng)向）脈動(dòng)風(fēng)速，由下式計(jì)算：u’(t)=u(t)cosΦ+v(t)sinΦ-U………………（G.1）垂直脈動(dòng)風(fēng)速w’(t)如下式：w’(t)=w(t)-W…………………（G.3）氣溫?cái)_動(dòng)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(tǒng)計(jì)分析的基本湍流數(shù)據(jù)時(shí)間序列?！辬為頻率，秒i在頻域上的分布可以描述湍流…………（H.4） Zd=HZ0/K…………