台风作用下大跨斜拉桥抖振非平稳效应模拟与实测研究

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1、密级：公开ｕＤＣ：６２４学号：＼，ｒ＾ｉＩＰＩｔＭｉｌ＾ｗ＾ＷＰ博士学位论文台风作用下大跨斜拉桥抖振非平稳效应模拟与实测研究研究生姓名：陶天友导师姓名：王浩教授ＡｈｓａｎＫａｒｅｅｍ院士申请学位类别工学博士学位授予单位东南大学一级学科名称土木工程论文答辩日期２０１８年０８月２３日二级学科名称桥梁与隧道工程学位授予日期２０１８年月日答辩委员会主席盛兴旺教授评阅人２０１８年０８月２０日博士学位论文台风作用下大跨斜拉桥抖振非平稳效应

2、模拟与实测研究专业名称：土木工程研究生姓名：陶天友导师姓名：王浩教授国外导师姓名：AhsanKareem院士本论文获国家重点基础研究计划（973计划）青年科学家专题项目（2015CB060000）、国家自然科学基金（51722804、51378111）、东南大学优秀博士学位论文培育基金（YBJJ1659）和东南大学土木工程优秀学位论文及创新人才培养基金项目（CE02-2-15）资助。SIMULATIONANDMEASUREMENTANALYSISONNONSTATIONARYEFFECTSOFBUFFETINGRESPONSE

3、SOFALONG-SPANCABLE-STAYEDBRIDGEUNDERTYPHOONACTIONSADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofDoctorofEngineeringBYTAOTian-youSupervisedbyProf.WANGHaoandProf.KAREEMAhsanSchoolofCivilEngineeringSoutheastUniversityMay2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所虽交的学位论

4、文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宂成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一间工作的同志对本研宂所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研宄生签名：东南大学学位论文使用授权声明、《）》、国家图中国学术期刊（光盘版电子杂东南大学、中国科学技术信息研究所书馆志社有限公司、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位、万方数据电子出版社。、本人电子

5、文档的论文的复印件和电子文档，可以采用影印缩印或其他复制手段保存论文—，致，允许论文可以内容和纸质论文的内容相。除在保密期内的保密论文外被查阅和借阅公布）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登。以电子信息形式刊登）授权东南大学研宄生院办理（包括研宄生签名导师签名摘要摘要大跨度桥梁风振理论的精细化研究是结构风工程领域基础性和长期性的重点研究方向。在台风非平稳特征明显的现实背景下，本文紧紧围绕桥梁风振精细化这一研究热点，开展台风作用下大跨度斜拉桥抖振非平稳效应模拟与实测研究。

6、主要研究内容包括：（1）强台风非平稳特性分析及特征参数提取。基于苏通桥址区“凤凰”台风实测数据，开展了强台风非平稳特性特征参数实测分析。针对非平稳时变趋势项的提取常常依赖于经验的问题，研究了台风非平稳时变平均风速的自适应确定方法。在此基础上，详细分析了紊流强度、阵风因子、峰值因子、紊流积分尺度和紊流功率谱密度等特征参数，并对比了非平稳模型与平稳模型的异同点。（2）强台风非平稳脉动风速演变谱建模。基于实测强台风样本，研究了非平稳台风演变谱模型。基于短时平稳假设，推导了台风经验演变谱模型的广义表达，并对其有效性进行了验证。鉴于现场

7、实测观察到的台风频谱常出现超越惯性子区的高频子区，因而进一步研究了考虑高频子区的台风演变谱模型，并建立了考虑高频子区的演变谱模型建模方法。（3）多变量平稳随机脉动风场快速模拟。针对传统插值法在平稳脉动风场模拟中的模拟效率仍受Cholesky分解制约的问题，研究了基于二维降阶Hermite插值的平稳随机脉动风场快速模拟方法，通过降阶Hermite插值与二维插值技术使Cholesky分解次数独立于模拟点数与样本时长，进而解决了谐波合成法模拟效率受Cholesky分解次数制约的问题。（4）多变量非平稳随机脉动风场快速模拟。基于谐波合

8、成法基本框架，研究了基于二维Hermite插值的非平稳风场模拟方法。通过引入二维降阶Hermite插值，使得互演变谱密度矩阵的Cholesky分解独立于频率分段数，同时也实现了时频谱的解耦。针对时变相干函数与时不变相干函数两种工况，分别研究了该方法的模拟效率与模拟误差，并与常