沿海典型大跨桥梁桥址区台风极端风荷载预测与应用
2021-11-08方根深卫苗苗葛耀君
同济大学学报(自然科学版) 2021年10期
方根深,赵 林,卫苗苗,李 珂,葛耀君
(1.同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海 200092;2.同济大学桥梁结构抗风技术交通行业重点实验室,上海 200092;3.克莱姆森大学土木工程系,克莱姆森 29634;4.重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室,重庆 400045)
台风(飓风、热带气旋)是一类快速旋转的中尺度低压涡旋天气系统,水平和竖向尺度约分别为100~2 000 km和15~20 km,通常形成于纬度大于5°的温暖洋面。台风一旦靠近大陆沿岸或直接登陆,不仅会造成巨大的经济损失和人员伤亡,还威胁沿海大跨度桥梁及建筑结构的安全。我国是台风多发区,每年约有7~8次台风直接登陆东南沿海,而该区域布局建造了大量大跨柔性桥梁。为满足我国沿海区域持续深化发展的建设需求,桥梁跨径已接近2 km甚至有可能达到5 km[1],这类桥梁的抗风研究尤为重要,而确定桥位处的台风极端风荷载是关键环节[2-3]。
有别于季风、寒潮等全球性大尺度风气候,台风每年直接影响某一特定区域的概率通常很低,且强台风作用下,测风设备有时会发生损坏,无法完全捕捉最大风速,这使得气象站的实测台风风速样本有限,仅以该数据为母体样本来预测未来不同重现期的设计风速,误差普遍偏大。当前我国建筑结构荷载规范(GB 5009―2012)[4]和公路桥梁抗风设计规范(JTG/T 3360-01―2018)[5]推荐的设计风速是基于气象站实测数据估计的,而沿海地区气象站的风速样本包含了台风和非台风数据,两者对极值概率分布的贡献是不均匀的[6],尤其是强台风风速样本会显著影响概率分布的尾部特征,造成估计的重现期极值风速与真实值偏差较大。……
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