橋梁風(fēng)荷載的非高斯特性研究.pdf

1、隨著建造技術(shù)的逐漸進(jìn)步，現(xiàn)代橋梁向著“長大輕柔”的方向不斷發(fā)展。結(jié)構(gòu)剛度及阻尼隨之降低，使得橋梁對風(fēng)荷載的作用更加敏感。風(fēng)荷載作為典型的隨機(jī)過程，其作用極值一直是影響橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要因素，傳統(tǒng)計算方法一般將其假設(shè)為高斯過程來估計極值。越來越多的試驗及現(xiàn)場觀測結(jié)果表明，橋梁所受風(fēng)荷載有時呈現(xiàn)出明顯的非高斯特性，若根據(jù)高斯假定計算極值，結(jié)果可能偏于危險。在此背景下，本文針對橋梁風(fēng)荷載的非高斯特性展開研究，主要工作包括以下幾方面:
　

2、　(1)介紹風(fēng)荷載非高斯特性研究現(xiàn)狀及荷載極值的主要算法，結(jié)合理論分析和實際應(yīng)用總結(jié)各種算法的優(yōu)勢及缺點。經(jīng)過計算驗證，發(fā)現(xiàn)改進(jìn)峰值因子法計算結(jié)果偏保守;Gumbel法受短時距下極值間相關(guān)性影響，其計算結(jié)果穩(wěn)定性不佳;Sadek-Simiu法僅適用于偏度值較大的一類非高斯過程極值計算。
　　(2)總結(jié)了非高斯風(fēng)荷載極值計算的幾大難題:A.如何借助前四階統(tǒng)計矩盡量全面地描述無窮多樣的非高斯分布？B.如何由少量試驗樣本提取更多信息，從

3、而更好地描述隨機(jī)過程？C.如何在解決好相關(guān)性影響的同時保證極值樣本數(shù)量，從而保障極值分布的擬合精度？D.如何實現(xiàn)一種計算方法適用范圍的最大化，即同時適用于軟、硬響應(yīng)過程，同時適用于最大、最小峰值的計算？
　　(3)針對性提出一種基于仿真技術(shù)的風(fēng)荷載過程極值算法:利用仿真技術(shù)生成多條風(fēng)壓時程來模擬時程樣本空間，更好地描述了隨機(jī)過程，且滿足了極值分布擬合的樣本數(shù)量;利用Johnson變換生成具有任意前四階統(tǒng)計矩的非高斯序列，來模擬無窮

4、多樣的非高斯分布;利用AR自回歸模型完成對風(fēng)壓過程相關(guān)性的仿真;本文算法對非高斯過程的概率特性和相關(guān)特性均具有自適應(yīng)性，針對不同原始測量結(jié)果，產(chǎn)生不同概率密度函數(shù)及AR模型完成仿真，最終利用經(jīng)典極值理論完成對風(fēng)壓極值的計算，因此本文算法適用于全部類型的平穩(wěn)風(fēng)壓過程極值計算。
　　(4)基于橋梁主梁節(jié)段模型測壓試驗結(jié)果，總結(jié)主梁表面非高斯風(fēng)壓區(qū)域分布特點。采用幾種已有風(fēng)荷載極值計算方法及本文提出的算法分別計算典型測點處風(fēng)壓極值，并與