【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及桥梁工程，特别涉及用于确定桥梁风屏障合理布设范围的设计方法。
技术介绍
1、在桥梁上设置风屏障能为列车创造一个风速相对较低的风环境，大大提高了列车的行车防风能力和达速保证率，有效保障了列车的行车安全。桥梁风屏障在公路、铁路等领域都有一些成功应用的案例，比如，南疆二线吐库段桥梁采用了板式风屏障，沪昆高铁北盘江特大桥和中老铁路元江特大桥桥上安装了导风屏障，平潭海峡高铁两用桥公路和铁路桥面均安装了拉索型抑风屏障，港珠澳大桥采用了格栅式风屏障等。
2、近年来随着经济和社会的发展，列车运行速度也在不断提升，列车行驶高速化和车体轻量化势必使得列车对风荷载的作用更为敏感，作为一种在横风作用下非常有效的行车安全防护措施，桥梁风屏障未来的应用空间会越来越广阔。
3、但从目前国内外桥梁风屏障的应用情况来看，桥梁风屏障布设范围的设计原则和方法多是与特定地区的风场环境或者特定桥梁的结构受力性能相关，需要采取一项一策的方式进行单独设计，在其分析和设计过程中，需要进行大量的设计计算，进而导致项目时间成本和财务成本大幅增加，且项目的研究成果由于不具有普适性，很难推广应用到其他的项目中去，使桥梁风屏障的设计成本难以降低。
4、因此，从项目全局和行业整体发展的角度出发，有必要研究用于确定桥梁风屏障合理布设范围的设计方法，使其适用于不同项目的桥梁风屏障设计，解决项目在设计桥梁风屏障时投入大、周期长的问题，同时基于该方法对设置桥梁风屏障的方案进行优化，降低项目的造价成本。
技术实现思路b>
1、本专利技术目的在于：针对桥梁风屏障的分析和设计过程中需要进行大量的设计计算，进而导致项目时间成本和财务成本大幅增加，且项目的研究成果由于不具有普适性，很难推广应用到其他的项目中去，使桥梁风屏障的设计成本难以降低的问题，提出用于确定桥梁风屏障合理布设范围的设计方法，通过该方法具有的强普适性，可在不同项目中进行应用，减少项目投入成本并缩短项目设计周期。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：用于确定桥梁风屏障合理布设范围的设计方法，根据桥梁所在地区气象资料，拟合桥梁所在地区年3秒极大风速的概率分布函数fi(x)；基于桥面设计风速阈值ut，计算桥梁所在地区的预设风速阈值u10；基于fi(x)和u10，计算桥面实际风速大于ut的概率px；基于px和预设基准概率p，确定是否布设桥梁风屏障。
3、作为本专利技术的优选方案，桥梁所在地区年3秒极大风速的概率分布函数fi(x)为：
4、fi(x)＝exp{-exp[-(x-μ)/α]}
5、其中，x表示桥梁所在地区年3秒极大风速值，fi(x)表示桥梁所在地区年3秒极大风速的概率分布函数，μ表示桥梁所在地区的位置参数，α表示桥梁所在地区的尺度参数。
6、作为本专利技术的优选方案，桥梁所在地区的预设风速阈值u10的计算式为：
7、
8、其中，u10表示桥梁所在地区的预设风速阈值，ut表示桥面设计风速阈值，α0表示桥址处的地表粗糙度系数，z表示桥面相对设计基准面的高度。
9、作为本专利技术的优选方案，桥面实际风速大于ut的概率px的计算式为：
10、px＝1-exp{-exp[-(u10-μ)/α]}
11、其中，px表示桥面实际风速大于ut的概率，u10表示桥梁所在地区的预设风速阈值，μ表示桥梁所在地区的位置参数，α表示桥梁所在地区的尺度参数。
12、作为本专利技术的优选方案，当px＞p时，布设桥梁风屏障，当px≤p时，不布设桥梁风屏障。
13、作为本专利技术的优选方案，若需要布设桥梁风屏障时，根据桥梁所在地区气象资料，分别统计左侧风向区间和右侧风向区间的风频和风速数据，在风频大于桥梁所在地区风频的平均值和/或风速大于桥梁所在地区风速的平均值的对应风向区间的一侧设置桥梁风屏障，左侧风向区间和右侧风向区间根据风吹向桥梁的方向确定。
14、作为本专利技术的优选方案，px与p的差大于a时设置风屏障的高度＞px与p的差小于或等于a时设置风屏障的高度，a为预设高度判断值。
15、基于同一专利技术构思，本专利技术还提供了一种桥梁风屏障的布设系统，包括函数拟合模块、数据计算模块、概率分析模块和安装决策模块；
16、所述函数拟合模块用于根据桥梁所在地区气象资料，拟合桥梁所在地区年3秒极大风速的概率分布函数fi(x)；
17、所述数据计算模块用于计算桥梁所在地区的预设风速阈值u10；
18、所述概率分析模块用于计算桥面实际风速大于ut的概率px；
19、所述安装决策模块用于确定是否布设桥梁风屏障。
20、作为本专利技术的优选方案，所述安装决策模块包括安装位置决策单元和安装高度决策单元；
21、所述安装位置决策单元用于，若需要布设桥梁风屏障时，确定桥梁风屏障的安装位置；
22、所述安装高度决策单元用于，确定桥梁风屏障的高度。
23、综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
24、1.本专利技术通过计算桥面实际风速大于桥面设计风速阈值的概率px和预设基准概率p，确定是否布设桥梁风屏障，减少了在进行风屏障设计时的设计计算，进而降低了项目时间成本和财务成本，且该方法具有很强的普适性，方便在其他的项目中推广应用，从而降低行业内桥梁风屏障的设计成本。
25、2.本专利技术通过划分风向区间并对各风向区间内的风频和风速进行统计分析，以及通过对px与p差值范围的设置，对桥梁风屏障设置位置和高度进行了优化设计，从而进一步细化桥梁风屏障工程数量和投资，降低项目的造价成本。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.用于确定桥梁风屏障合理布设范围的设计方法，其特征在于，根据桥梁所在地区气象资料，拟合桥梁所在地区年3秒极大风速的概率分布函数FI(x)；
2.如权利要求1所述的用于确定桥梁风屏障合理布设范围的设计方法，其特征在于，桥梁所在地区年3秒极大风速的概率分布函数FI(x)为：
3.如权利要求1所述的用于确定桥梁风屏障合理布设范围的设计方法，其特征在于，桥梁所在地区的预设风速阈值U10的计算式为：
4.如权利要求1所述的用于确定桥梁风屏障合理布设范围的设计方法，其特征在于，桥面实际风速大于UT的概率Px的计算式为：
5.如权利要求1-4任一所述的用于确定桥梁风屏障合理布设范围的设计方法，其特征在于，当Px＞P时，布设桥梁风屏障，当Px≤P时，不布设桥梁风屏障。
6.如权利要求5所述的用于确定桥梁风屏障合理布设范围的设计方法，其特征在于，若需要布设桥梁风屏障时，根据桥梁所在地区气象资料，分别统计左侧风向区间和右侧风向区间的风频和风速数据，在风频大于桥梁所在地区风频的平均值和/或风速大于桥梁所在地区风速的平均值的对应风向区间的一侧
7.如权利要求5所述的用于确定桥梁风屏障合理布设范围的设计方法，其特征在于，Px与P的差大于a时设置风屏障的高度＞Px与P的差小于或等于a时设置风屏障的高度，a为预设高度判断值。
8.一种桥梁风屏障的布设系统，其特征在于，使用如权利要求1-7所述的用于确定桥梁风屏障合理布设范围的设计方法，包括函数拟合模块、数据计算模块、概率分析模块和安装决策模块；
9.如权利要求8所述的一种桥梁风屏障的布设系统，其特征在于，所述安装决策模块包括安装位置决策单元和安装高度决策单元；
...【技术特征摘要】
1.用于确定桥梁风屏障合理布设范围的设计方法，其特征在于，根据桥梁所在地区气象资料，拟合桥梁所在地区年3秒极大风速的概率分布函数fi(x)；
2.如权利要求1所述的用于确定桥梁风屏障合理布设范围的设计方法，其特征在于，桥梁所在地区年3秒极大风速的概率分布函数fi(x)为：
3.如权利要求1所述的用于确定桥梁风屏障合理布设范围的设计方法，其特征在于，桥梁所在地区的预设风速阈值u10的计算式为：
4.如权利要求1所述的用于确定桥梁风屏障合理布设范围的设计方法，其特征在于，桥面实际风速大于ut的概率px的计算式为：
5.如权利要求1-4任一所述的用于确定桥梁风屏障合理布设范围的设计方法，其特征在于，当px＞p时，布设桥梁风屏障，当px≤p时，不布设桥梁风屏障。
6.如权利要求5所述的用于确定桥梁风屏障合理布设范围的设计方...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏程峰，蔡超，刘伟，艾宗良，向律楷，赵会东，蔡陈之，罗伟元，李锐，史楠，张宇，刘柯，韩铭哲，刘何亮，楚得，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。