現(xiàn)存的大跨徑橋梁的風(fēng)的特性是以測量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)外文翻譯

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯常州工學(xué)院土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)現(xiàn)存的大跨徑橋梁的風(fēng)的特性是以測量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)摘要：該論文闡述了一座現(xiàn)存的大跨徑橋梁的風(fēng)的特性是以測量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的。風(fēng)的數(shù)據(jù)時(shí)由在seohae橋上的兩個(gè)測量站點(diǎn)所得的經(jīng)過處理和統(tǒng)計(jì)分析過。威布爾分布被用在橋上來模擬風(fēng)速。威布爾系數(shù)k和c，估計(jì)用兩種方法復(fù)原方法和卡方檢驗(yàn)方法。檢驗(yàn)兩種方法是否適用常用柯爾莫哥洛夫-斯米洛夫試驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn),兩種方法給出了很好的適應(yīng)分布測量風(fēng)速數(shù)據(jù)在橋上了。流式橋的主導(dǎo)風(fēng)向是西北和東面。風(fēng)向玫瑰圖表明,大風(fēng)通常來自西北。從每個(gè)方向威布爾分布看，根據(jù)風(fēng)的方向可以知道參數(shù)k和c有很大的不同。關(guān)鍵詞：大跨徑橋梁，威布爾分布，風(fēng)的

2、特性，風(fēng)向玫瑰圖。1. 介紹 最近，許多大跨徑懸吊體系橋梁，比如說seohae橋(2000), youngjong大橋(2000)和 kwangan大橋(2003) 在韓國已經(jīng)建成。這些分別與綜合監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)系。在seohae橋，許多儀器被安裝在最理想的位置并且不停地監(jiān)視。在論文中，風(fēng)的測量數(shù)據(jù)是從安裝seohae橋上的風(fēng)速儀中獲得并處理系統(tǒng)分析的。在橋梁工程中極端的風(fēng)是要考慮的重要因素之一，因此，風(fēng)的特性可以給設(shè)計(jì)者和管理人員一些極端的風(fēng)的影響可能對結(jié)構(gòu)在使用周期內(nèi)的影響的信息。一個(gè)對風(fēng)工程概率分布廣泛的使用是威布爾分布，(simiu and scanlan, 1996)。為了發(fā)現(xiàn)橋梁的風(fēng)的特

3、性，所以應(yīng)用了威布爾分布。兩個(gè)數(shù)學(xué)模型被用來估算威布爾分布的參數(shù)k和c。這個(gè)研究表明了假設(shè)模型的適用性，并且根據(jù)季節(jié)和風(fēng)的特性討論參數(shù)k和c的不同。2. 估計(jì)威布爾分布參數(shù)的方法自1970年開始最大的努力使構(gòu)建一個(gè)適合的統(tǒng)計(jì)模型用來描述風(fēng)俗頻率的分布，威布爾分布提供了一個(gè)接近許多自然現(xiàn)象的近似概率法律。它一直被用應(yīng)用于風(fēng)荷載作用下作代表風(fēng)速分布研究。最近些年，很多的注意力集中在風(fēng)能應(yīng)用的方法上，不僅僅是由于它巨大的適應(yīng)性和簡單性也由于它可以給我們一個(gè)合適的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。該模型通常用于風(fēng)工程。威布爾幾率密度函數(shù)給出了 （1）v是風(fēng)速，k是形狀參數(shù)，c是軸序參數(shù)相應(yīng)的累積分布函數(shù)是 （2）在概率為f代

4、表了風(fēng)速v低于一定的風(fēng)速值。hennessey和justus et al.研究過幾種估計(jì)威布爾分布參數(shù)的方法，比如矩的方法，回歸方法和卡方檢驗(yàn)法。dorvlo應(yīng)用上述三種方法實(shí)際取得風(fēng)速數(shù)據(jù)估計(jì)來風(fēng)速分布。在這篇文章中，兩個(gè)模型通過采用回歸方法和卡法檢驗(yàn)法來研究風(fēng)速對現(xiàn)存的橋梁的統(tǒng)計(jì)分布可能性。2.1回歸方法累積分布函數(shù)，eq. (2),可以寫成下列形式： （3）使方程中的參數(shù)可以獲得使用最小二乘法, 如果a和b是估計(jì)的攔截和斜坡的線性回歸方程,那么，規(guī)模和形狀參數(shù)估計(jì)是b k和 c - exp (-a / k)。2.2卡方檢驗(yàn)法我們用fm(vi)和f(vi)表示觀察得到形式化的風(fēng)速分布數(shù)據(jù)和

5、假設(shè)的理論分布在j間隔的分別。那么，參數(shù)k和c進(jìn)行估算一直與公式4減到最小。- (minimized) （4） 3. 測量和統(tǒng)計(jì)分析 3.1 seohae橋的說明seohae橋，2000年十一月通車，位于首爾以南約65公里處，是韓國國內(nèi)最長的橋之一。該橋橫穿牙山市長7.31公里并由一斜拉橋和兩個(gè)不同類型的psc箱梁橋組成。斜拉橋部分長990米，由三跨220m+470m+200m和兩個(gè)長60m的復(fù)合端跨梁組成。斜拉橋的橋塔是h形的混凝土結(jié)構(gòu)并位于海平面以上187米處。psc箱梁橋通過分段預(yù)制法和自由懸臂法建造。psc箱梁有3-10連續(xù)跨梁（圖1）,每跨長60米，寬2*15.7米。fcm型橋由2跨

6、165米長的主跨和85米長的引橋組成。3.2尺寸監(jiān)督結(jié)構(gòu)響應(yīng)和評估橋梁的性能，許多儀器諸如風(fēng)速儀，加速儀，傾斜計(jì)，應(yīng)變儀，溫度計(jì)被安裝在被熟知的結(jié)構(gòu)行為的地方。自從2000年結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)，seohae橋一直被監(jiān)測到現(xiàn)在。該系統(tǒng)包括四個(gè)風(fēng)速儀，都安裝在橋上，兩個(gè)超聲波風(fēng)速儀分別安裝在橋塔頂部兩個(gè)安裝斜拉橋中跨甲板上。兩個(gè)螺旋槳風(fēng)速計(jì)安裝在相同的橋塔頂部和fcm型橋的甲板上（圖2，圖3）。參照基準(zhǔn)的平均海平面，第一個(gè)測量站點(diǎn)在橋塔上高187米處，第二個(gè)測量站點(diǎn)在fcm型橋甲板上高57米處。每個(gè)風(fēng)速計(jì)可以測量風(fēng)速和風(fēng)向采樣率在100hz內(nèi)，每到10分鐘的采樣周期結(jié)束時(shí)，所有的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如最大

7、，平均，最小風(fēng)速都確定了并且儲(chǔ)存到sshms的數(shù)據(jù)庫里面。該文章的數(shù)據(jù)都來自于兩個(gè)螺旋槳式風(fēng)速計(jì)經(jīng)過處理加工和統(tǒng)計(jì)分析。并且大多數(shù)數(shù)據(jù)形式為每小時(shí)平均風(fēng)速和方向。3.3統(tǒng)計(jì)分析風(fēng)速2002到2004年的風(fēng)速測量數(shù)據(jù)被標(biāo)記在圖4里面，頻率和概率密度的實(shí)測數(shù)據(jù)列于表1。第二、四縱列頻率分別表示py1頂部和fcm測量站點(diǎn)的風(fēng)速測量站收集的數(shù)據(jù)多少。第三、五縱列紀(jì)律密度是通過計(jì)算式fi= ni /n,計(jì)算得到的，n是風(fēng)速數(shù)據(jù)的總值，ni 是在(i) m/s (i-1) m/s之間的風(fēng)速數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。wind speed,v (m/s)py1 topfcmfrequency,nprobabilitydens

8、ity,ffrequency,nprobabilitydensity,f090.000400.0000114690.05798230.0327236300.143142660.1694335680.140640790.1620431450.124035410.1406528020.110429410.1168624540.096724360.0967721680.085518790.0746816290.064214030.0557912150.047910720.0426109750.03847860.0312116990.02765640.0224125510.02173730.01481

9、34140.01633010.0120142520.00992520.0100151650.00651960.007816830.00331210.004817750.0030790.003118300.0012350.001419160.0006240.00102080.000370.00032130.000160.00022220.000120.00012310.000000.00002460.000200.00002500.000000.00002610.000000.0000total253701251861（表 1）圖5的柱形圖表示概率密度基于測量風(fēng)速數(shù)據(jù)?？梢灾勒鎸?shí)的風(fēng)速分布正如

10、直方圖的斜率所示。這是因?yàn)闃O端風(fēng)速是罕見的事件。由于偏態(tài)分布, 高斯模型被認(rèn)為是不對稱的形狀描述風(fēng)速分布。那么，我們可以用威布爾分布模仿分布。（圖5）這兩種方法如上所述,還原方法和卡方檢驗(yàn)法被用來估算威布爾分布的參數(shù)k和 c。估計(jì)的形狀、尺寸參數(shù)列在表2。在兩個(gè)站點(diǎn)，我們yearmethodpy1 topfcmkckc2002regression1.535.901.545.54chi-square1.505.821.705.422003regression1.595.311.444.98chi-square1.525.271.634.882004regression1.605.481.535.

11、23chi-square1.545.481.585.21totalregression1.565.571.505.25chi-square1.525.511.635.17可以看出這兩種方法估計(jì)參數(shù)則略有不同。擬合結(jié)果平均風(fēng)速每小時(shí)與這兩種方法都顯示,兩者合計(jì)在同一圖結(jié)果與測試概率密度（圖5）?？梢钥闯?這兩個(gè)假設(shè)模型近似實(shí)際分布得令人滿意。檢查符合這兩種不同的細(xì)節(jié)，累積分布密度的計(jì)算方法表示在圖6。（圖6）k-s檢驗(yàn)方法是一種廣泛使用的擬合優(yōu)度檢驗(yàn)?；镜某绦虬▽Ρ葘?shí)驗(yàn)累計(jì)頻數(shù)，fm (v), 一個(gè)假定的理論分布函數(shù)f(v) 。如果偏差是大就通常期望從一個(gè)給定的樣本量，理論模型是不合格的。在

12、k-s檢驗(yàn)方法中，整個(gè)范圍的v在fm(v) 和f(v) 之間最大的不同就是衡量實(shí)測數(shù)據(jù)與理論模型之間的差距。讓這個(gè)最大不同應(yīng)注意 （5）在一個(gè)特定的意義的水平a，k-s檢驗(yàn)方法比較了公式5臨界值測量最大的不同。臨界值由公式6確定. (6)臨界值在特定意義下的a值根據(jù)n的不同被制成表格 。在py1頂部和fcm上的風(fēng)速的累計(jì)頻率被標(biāo)繪在圖6上。累積分布函數(shù)和假設(shè)理論模型被標(biāo)注在同一個(gè)圖標(biāo)里。在這個(gè)例子里，最大的不同就是總結(jié)在表3里面，當(dāng)n=26時(shí)，在5%顯著水平的臨界值是，由于，可以知道卡方檢驗(yàn)法和回歸檢驗(yàn)法，哪個(gè)是假設(shè)模型，哪個(gè)更適合于建立seohae橋在特征值a=5%的風(fēng)速模型，也可以表明卡方

13、檢驗(yàn)法比回歸法更適合。methoddn at py1top dn at fcmregression0.0250.047chi-square0.0140.034（表3）評估每月或每季的參數(shù)k和c可以提供關(guān)于區(qū)域風(fēng)的潛力的有幫助的數(shù)據(jù)。表4 提供了通過回歸分布獲得的形狀和規(guī)模的季節(jié)性波動(dòng)。正如表4所列，尺度參數(shù)c顯示冬天增加夏天減少，形狀參數(shù)k不能顯示規(guī)律性的因?yàn)榧竟?jié)或者站點(diǎn)變化的增加或減少。形狀參數(shù)在沒有大偏差的情況下在py1頂部的測量值在1.36到1.70之間，在fcm的測量值在1.33到 1.81之間，這就表明區(qū)域風(fēng)的潛能是相對不變的。所以最好的就是通過一些年的觀察得到一個(gè)相對可靠的數(shù)值。y

14、ear seasonpy1 topfcmk ckc2002winter 1.556.491.336.05spring 1.646.371.685.70summer 1.365.351.554.83fall 1.605.711.615.722003winter1.605.851.435.50spring 1.615.011.444.66summer 1.554.661.814.36fall 1.535.431.405.032004winter1.666.251.445.79spring 1.706.051.605.61summer 1.504.841.634.55fall 1.615.131.5

15、25.11（表4）34統(tǒng)計(jì)分析風(fēng)向?yàn)榱肆私怙L(fēng)速分布和不同風(fēng)向的特征，我們畫了一幅所謂的基于氣象觀察風(fēng)速風(fēng)風(fēng)向的風(fēng)玫瑰圖，我們分為16個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域是22.5度。16個(gè)區(qū)域最外面的點(diǎn)表示了16個(gè)區(qū)域相對風(fēng)向的分布頻率。（圖7）ie表示了風(fēng)速從那個(gè)方向的百分之多少的時(shí)間。圖7表示了從2002到2004年之間的py1頂部和fcm測量點(diǎn)的風(fēng)玫瑰圖。在圖7里面，我們可以知道兩個(gè)測點(diǎn)的主風(fēng)向都是西北風(fēng)，但是值得注意的是py1頂部測點(diǎn)的第二主風(fēng)向是東南風(fēng)而fcm測點(diǎn)的是東風(fēng)，這是地理?xiàng)l件的不同而引起的。這就表明根據(jù)測點(diǎn)位置的不同風(fēng)的特性也不一樣，尤其是大跨徑橋梁。2003年的在fcm測點(diǎn)的關(guān)于風(fēng)速和風(fēng)向的

16、統(tǒng)計(jì)表示在圖8里面。（圖8）數(shù)據(jù)時(shí)以每10分鐘記錄下來的。v表示每個(gè)方向的年平均風(fēng)速，dv表示最大風(fēng)速和每10分鐘的平均風(fēng)速的差值，s是表示dv的標(biāo)準(zhǔn)偏差，v(max)是v加上dv，塔表示大風(fēng)通常來自于一個(gè)特殊的方向西北風(fēng)，在順時(shí)針315度的周圍。這種現(xiàn)象在冬天尤其突出。西北方向幾乎與橋梁的水平軸相一致。最后，它表明垂直于行駛方向的高風(fēng)速是經(jīng)常產(chǎn)生的。所以，這些可能會(huì)引起一些不安全或者對駕駛員的事故。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)偏差，sw, ssw 和 wsw方向的風(fēng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于其他方向。但是，根據(jù)平均差，ese, e和ene遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于其他方向。這些表明紊流強(qiáng)度和陣風(fēng)因素有方向的原因。圖9表明平均差和標(biāo)準(zhǔn)偏差是受到平均

17、風(fēng)速間隔的影響的。平均差當(dāng)平均風(fēng)速增大時(shí)趨向于增加，而標(biāo)準(zhǔn)偏差在風(fēng)速v = 10.0 11.0 m/s時(shí)有一個(gè)峰值。（圖9）為了了解詳情，我們畫下測量過的風(fēng)速分布和理論上的威布爾分布來對照兩個(gè)主要的風(fēng)向并記錄在圖10里面。2002到2004年的fcm測點(diǎn)數(shù)據(jù)被使用了并按照每小時(shí)的形式表達(dá)出來?！皀w”的意思就是風(fēng)向是西北風(fēng)，“e”的意思就是風(fēng)向是東風(fēng)，“all”的意思就是周圍都有風(fēng)。西北風(fēng)是參數(shù)k和c分別是2.27和8.84，東風(fēng)是參數(shù)k和才分別是1.90和4.33，當(dāng)這些數(shù)值和表2中的1.50和5.25相比時(shí)，形狀參數(shù)是高于平均值的，而尺寸參數(shù)在兩個(gè)風(fēng)向上是不同的。威布（圖10）爾分布在nm上是比在e上偏右的。e方向上峰值的頻率經(jīng)常在低風(fēng)速時(shí)出現(xiàn)，但是nw經(jīng)常在高風(fēng)速是出現(xiàn)。而nw方向的平均風(fēng)速幾乎是e方向的兩倍。因此，我們必須注意風(fēng)向會(huì)改變風(fēng)的特性。而風(fēng)速分布和風(fēng)向之間并沒有什么關(guān)系。4結(jié)論在這項(xiàng)研究中,通過安裝在seohae橋上的風(fēng)速