大跨桥梁脉动风速时程随机模拟研究

论文摘要

大跨桥梁结构是一种风敏感结构,在桥梁设计中风荷载是一种重要的设计荷载,而如何快速、有效的模拟脉动风速时程,则是进行桥梁风致振动分析的前提。本文建立了基于时间序列的线性滤波器AR模型,用Matlab编辑程序对脉动风速时程模拟。在文中,做了如下的工作:(1)将脉动风速时程模拟研究进行文献回顾,进行归纳和总结。(2)对脉动风速时程模拟自相关、互相关等关系进行推导。(3)建立用于脉动风速时程模拟的AR模型,并根据AIC准则确定模型的阶数。(4)运用快速傅立叶变换技术,从数值运算的角度出发显著的改善脉动风速时程模拟的效率。(5)基于Davenport谱进行脉动风速时程模拟。用Matlab6.5编辑程序进行脉动风速时程模拟,采用双对数坐标轴形式来表示,进行功率谱比较。(6)用Matlab6.5编辑程序对模拟的空间多点脉动风速时程进行相关性比较,包括自相关和互相关的比较。(7)对本文所做的脉动风速时程模拟进行总结,并对脉动风速时程的模拟研究做出展望。对模拟所得的桥梁节点脉动风速时程统计分析表明:AR模型可以有效的模拟具有时间、空间相关性的脉动风速时程,可以较好的解决脉动风模拟的精度和速度问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 风灾的巨大危害
• 1.2 大跨斜拉桥的发展现状
• 1.3 桥梁风工程研究和发展的现状
• 1.3.1 引言
• 1.3.2 研究方法
• 1.3.3 脉动风速时程的模拟研究
• 1.4 本文的主要工作
• 2 风对结构的作用
• 2.1 自然风
• 2.1.1 自然风的分级
• 2.1.2 自然风的分类
• 2.2 近地风特性
• 2.2.1 平均风——风剖面
• 2.2.2 湍流风
• 2.3 桥梁结构的风响应
• 3 脉动风速时程模拟
• 3.1 重要基本概念
• 3.2 相关性的理论分析
• 3.3 AR（P）模型的建立
• 3.4 广义脉动风速时程的模拟
• 4 数值算例
• 4.1 概述
• 4.2 脉动风速时程随机模拟
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文目录