臺風作用下大跨斜拉橋抖振非平穩(wěn)效應(yīng)模擬與實測研究

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1、密級：公開ｕＤＣ：６２４學(xué)號：＼，ｒ＾ｉＩＰＩｔＭｉｌ＾ｗ＾ＷＰ博士學(xué)位論文臺風作用下大跨斜拉橋抖振非平穩(wěn)效應(yīng)模擬與實測研究研究生姓名：陶天友導(dǎo)師姓名：王浩教授ＡｈｓａｎＫａｒｅｅｍ院士申請學(xué)位類別工學(xué)博士學(xué)位授予單位東南大學(xué)一級學(xué)科名稱土木工程論文答辯日期２０１８年０８月２３日二級學(xué)科名稱橋梁與隧道工程學(xué)位授予日期２０１８年月日答辯委員會主席盛興旺教授評閱人２０１８年０８月２０日博士學(xué)位論文臺風作用下大跨斜拉橋抖振非平穩(wěn)效應(yīng)

2、模擬與實測研究專業(yè)名稱：土木工程研究生姓名：陶天友導(dǎo)師姓名：王浩教授國外導(dǎo)師姓名：AhsanKareem院士本論文獲國家重點基礎(chǔ)研究計劃（973計劃）青年科學(xué)家專題項目（2015CB060000）、國家自然科學(xué)基金（51722804、51378111）、東南大學(xué)優(yōu)秀博士學(xué)位論文培育基金（YBJJ1659）和東南大學(xué)土木工程優(yōu)秀學(xué)位論文及創(chuàng)新人才培養(yǎng)基金項目（CE02-2-15）資助。SIMULATIONANDMEASUREMENTANALYSISONNONSTATIONARYEFFECTSOFBUFFETINGRESPONSE

3、SOFALONG-SPANCABLE-STAYEDBRIDGEUNDERTYPHOONACTIONSADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofDoctorofEngineeringBYTAOTian-youSupervisedbyProf.WANGHaoandProf.KAREEMAhsanSchoolofCivilEngineeringSoutheastUniversityMay2018東南大學(xué)學(xué)位論文獨創(chuàng)性聲明本人聲明所雖交的學(xué)位論

4、文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研宄成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研宂成果，也不包含為獲得東南大學(xué)或其它教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一間工作的同志對本研宂所做的任何貢獻均己在論文中作了明確的說明并表示了謝意。研宄生簽名：東南大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)聲明、《）》、國家圖中國學(xué)術(shù)期刊（光盤版電子雜東南大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)信息研究所書館志社有限公司、北京萬方數(shù)據(jù)股份有限公司有權(quán)保留本人所送交學(xué)位、萬方數(shù)據(jù)電子出版社。、本人電子

5、文檔的論文的復(fù)印件和電子文檔，可以采用影印縮印或其他復(fù)制手段保存論文—，致，允許論文可以內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相。除在保密期內(nèi)的保密論文外被查閱和借閱公布）論文的全部內(nèi)容或中、英文摘要等部分內(nèi)容。論文的公布（包括以電子信息形式刊登。以電子信息形式刊登）授權(quán)東南大學(xué)研宄生院辦理（包括研宄生簽名導(dǎo)師簽名摘要摘要大跨度橋梁風振理論的精細化研究是結(jié)構(gòu)風工程領(lǐng)域基礎(chǔ)性和長期性的重點研究方向。在臺風非平穩(wěn)特征明顯的現(xiàn)實背景下，本文緊緊圍繞橋梁風振精細化這一研究熱點，開展臺風作用下大跨度斜拉橋抖振非平穩(wěn)效應(yīng)模擬與實測研究。

6、主要研究內(nèi)容包括：（1）強臺風非平穩(wěn)特性分析及特征參數(shù)提取?；谔K通橋址區(qū)“鳳凰”臺風實測數(shù)據(jù)，開展了強臺風非平穩(wěn)特性特征參數(shù)實測分析。針對非平穩(wěn)時變趨勢項的提取常常依賴于經(jīng)驗的問題，研究了臺風非平穩(wěn)時變平均風速的自適應(yīng)確定方法。在此基礎(chǔ)上，詳細分析了紊流強度、陣風因子、峰值因子、紊流積分尺度和紊流功率譜密度等特征參數(shù)，并對比了非平穩(wěn)模型與平穩(wěn)模型的異同點。（2）強臺風非平穩(wěn)脈動風速演變譜建模。基于實測強臺風樣本，研究了非平穩(wěn)臺風演變譜模型?；诙虝r平穩(wěn)假設(shè)，推導(dǎo)了臺風經(jīng)驗演變譜模型的廣義表達，并對其有效性進行了驗證。鑒于現(xiàn)場

7、實測觀察到的臺風頻譜常出現(xiàn)超越慣性子區(qū)的高頻子區(qū)，因而進一步研究了考慮高頻子區(qū)的臺風演變譜模型，并建立了考慮高頻子區(qū)的演變譜模型建模方法。（3）多變量平穩(wěn)隨機脈動風場快速模擬。針對傳統(tǒng)插值法在平穩(wěn)脈動風場模擬中的模擬效率仍受Cholesky分解制約的問題，研究了基于二維降階Hermite插值的平穩(wěn)隨機脈動風場快速模擬方法，通過降階Hermite插值與二維插值技術(shù)使Cholesky分解次數(shù)獨立于模擬點數(shù)與樣本時長，進而解決了諧波合成法模擬效率受Cholesky分解次數(shù)制約的問題。（4）多變量非平穩(wěn)隨機脈動風場快速模擬。基于諧波合

8、成法基本框架，研究了基于二維Hermite插值的非平穩(wěn)風場模擬方法。通過引入二維降階Hermite插值，使得互演變譜密度矩陣的Cholesky分解獨立于頻率分段數(shù)，同時也實現(xiàn)了時頻譜的解耦。針對時變相干函數(shù)與時不變相干函數(shù)兩種工況，分別研究了該方法的模擬效率與模擬誤差，并與常