專利名稱：一種大跨橋梁結(jié)構風致振動響應的確定方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種大跨橋梁振動響應的確定方法，尤其是一種應用于強(臺)風作用下的橋梁振動響應的確定方法，主要應用于橋梁風工程領域。
背景技術：
橋梁結(jié)構風致響應分析是進行大跨橋梁結(jié)構設計的重要工作。風荷載是大跨橋梁結(jié)構的主要荷載之一，對風荷載特性的分析是橋梁風工程的基礎性工作。風荷載的特性主要包括平均風特性(平均風速風向、風速隨高度的變化規(guī)律)和脈動風特性(紊流強度、紊流積分尺度、功率譜密度函數(shù)等)，其中功率譜密度函數(shù)是脈動風速時程的主要數(shù)字特征， 能夠準確反映脈動風中各頻率成分所作貢獻的大小。功率譜密度函數(shù)在橋梁風工程中具有不可或缺的地位，是進行脈動風模擬以及風致響應分析的基礎，功率譜密度函數(shù)的選擇將直接影響橋梁結(jié)構風致響應分析結(jié)果的準確性。由于風場受地形、地貌影響極大，導致不同地區(qū)的風場特性存在較大差別，許多學者根據(jù)當?shù)氐娘L場實測數(shù)據(jù)總結(jié)了適合該地區(qū)的脈動風功率譜。目前的脈動風功率譜分析均是基于脈動風為平穩(wěn)隨機過程的假設提出的。然而國內(nèi)外研究已表明，自然風可能出現(xiàn)瞬時風速突變而表現(xiàn)出非平穩(wěn)性，尤其在一次強風過程的初始階段或臺風過程表現(xiàn)出較強的非平穩(wěn)性，臺風登陸前、登陸過程、登陸后的脈動風功率譜具有明顯差別，因此迫切需要考慮脈動風的非平穩(wěn)性而得出隨時間變化的脈動風精細功率譜，從而得到準確的結(jié)構風致振動。時頻譜，即隨時間變化的功率譜，相比于傳統(tǒng)的功率譜增加了時間信息，能對非平穩(wěn)隨機過程在時間和頻率上同時局部化，是描述非平穩(wěn)隨機過程時頻非平穩(wěn)特性的有力工具。對時頻譜的計算，目前常用的方法為Wigner-Ville方法和短時傅里葉變換方法。 Wigner-Ville方法定義時頻譜為一個具有時滯的相關函數(shù)的傅里葉變換；而短時傅里葉變換方法則是通過一個不斷移動的短時窗函數(shù)進行信號的時頻特性分析。Wigner-Ville 方法所使用的簡諧波不具有衰減特性，短時傅里葉變換不同時兼顧頻率和時間分辨率的需求，因此，這兩種方法均不能對非平穩(wěn)脈動風的非平穩(wěn)特性進行準確計算，迫切需要一種能夠在時域和頻域均具有較高分辨率的時頻分析方法。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種更加符合實際情況、 能夠更可靠地應用于工程結(jié)構的抗風設計的大跨橋梁結(jié)構風致振動響應的確定方法。技術方案本發(fā)明所述的大跨橋梁結(jié)構風致振動響應的確定方法，該方法包括以下步驟(1)根據(jù)臺風過程實測風速時程，確定采樣頻率f和持續(xù)時間T ；(2)選取莫雷特小波為用于演化譜計算的小波基函數(shù)，計算頻率間隔Af和時間間隔At，分別為Af = f/400(1)
At = 1/f(2)(3)計算莫雷特小波的尺度因子序列a和平移因子序列b，分別為 (3) (4)式中，m為風速時程的長度，ar和…的計算公式分別為
權利要求
1. 一種大跨橋梁結(jié)構風致振動響應的確定方法，其特征在于該方法包括以下步驟 第一步根據(jù)臺風過程實測風速時程，確定采樣頻率f和持續(xù)時間T ； 第二步選取莫雷特小波為用于演化譜計算的小波基函數(shù)，計算頻率間隔Δ ·和時間間隔At，分別為 Af = f/400 At = 1/f第三步計算莫雷特小波的尺度因子序列a和平移因子序列b，分別為
全文摘要
本發(fā)明公開一種大跨橋梁結(jié)構風致振動響應的確定方法，該方法首先對實測臺風過程進行不同尺度和不同平移下的連續(xù)小波變換，并以小波變換系數(shù)模的平方為元素建立小波變換結(jié)果矩陣；進而以兩個不同平移因子的小波時域函數(shù)的模的平方和的乘積在全空間上的積分為元素建立系數(shù)矩陣；隨后將小波變換結(jié)果矩陣除以系數(shù)矩陣獲得演化譜權系數(shù)矩陣；再利用權系數(shù)矩陣對不同平移下的小波時域函數(shù)的模的平方進行加權，對所有加權結(jié)果求和得到實測臺風過程的精細風譜；最后輸入大跨橋梁精細有限元模型，得到橋梁的抖振響應。該方法過程簡單，所得的橋梁振動響應更加符合實際情況，因此能夠更可靠地應用于工程結(jié)構的抗風設計。
文檔編號G06F19/00GK102567630SQ20111042925
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月20日 優(yōu)先權日2011年12月20日
發(fā)明者丁幼亮, 周廣東, 宋永生, 李愛群 申請人:東南大學