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铁道科学与工程学报 2023年第9期20卷 3425-3436页

作者：戴公连陈坤王芬葛浩肖尧饶惠明中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学高速铁路建造技术国家工程实验室湖南长沙410075 东南沿海铁路福建有限责任公司福建福州350013

大跨度桥梁对极值风荷载作用十分敏感,基于桥址处长期实测风速数据得到合理的极值风速至关重要。由于在桥址处进行长期风速监测较难实现,研究极值风速预测方法对于大跨度桥梁抗风研究具有重要意义。以泉州湾高速铁路斜拉桥为工程背景,... 详细信息

大跨度桥梁对极值风荷载作用十分敏感,基于桥址处长期实测风速数据得到合理的极值风速至关重要。由于在桥址处进行长期风速监测较难实现,研究极值风速预测方法对于大跨度桥梁抗风研究具有重要意义。以泉州湾高速铁路斜拉桥为工程背景,提出一种基于支持向量机(SVM)和最大熵模型的极值风速预测方法。通过临近风速观测塔与桥面风速仪同步实测短期风速数据建立SVM风速预测模型,预测得到桥面长达3 a的平均风速数据,进而采用最大熵方法计算得到桥梁高度处不同重现期内极值风速,最后采用时域分析方法进行桥梁抖振响应分析,探讨不同风速下桥梁抖振响应的差异。研究结果表明:SVM模型应用于风速预测效果比较理想,测试集预测风速与实测风速均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)分别为0.115和0.252。基于桥面预测平均风速样本,采用最大熵理论计算得到100 a重现期极值风速为21.52 m/s,小于泉州湾高铁斜拉桥抗风设计时采用的极值风速49.4 m/s。SVM模型预测得到的极值风速对应的主梁跨中位置横向、竖向和Rotx扭转抖振位移响应峰值与采用设计风速为49.4 m/s的桥梁抖振响应比较,降幅分别为80.3%,79.6%和78.7%。桥梁抖振响应受平均风速影响较大,选择准确的桥址处极值风速对桥梁抖振响应研究至关重要。研究结果可应用于仅有短期实测风速数据的桥梁得到合理的极值风速,为大跨度桥梁抗风研究提供参考。

关键词：支持向量机极值风速预测最大熵模型高铁斜拉桥桥梁抖振响应

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山东近岸黄海极值风速预测及防灾建议——基于极值分布和风向的预测

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海洋环境科学 2012年第4期31卷 581-585页

作者：冯有良高强高乐华中国海洋大学管理学院山东青岛266100

在总结有关海上大风预测研究成果的基础上,根据极值理论合理选取预测极值风速的极值分布计算模型:Gumbel分布和Poisson-Gumbel分布。根据山东近岸黄海26 a的风速观测资料,采用分风向统计数据和投影法处理数据,充分考虑风向和相邻风向的... 详细信息

在总结有关海上大风预测研究成果的基础上,根据极值理论合理选取预测极值风速的极值分布计算模型:Gumbel分布和Poisson-Gumbel分布。根据山东近岸黄海26 a的风速观测资料,采用分风向统计数据和投影法处理数据,充分考虑风向和相邻风向的影响,形成十六个风向的年极值序列和过程极值序列样本;最后,用两种模型计算得到各个风向的极值风速预测结果,对比不考虑风向的计算结果,分析出黄海海域海洋风灾发生的时间规律和致灾风向,并对黄海海域的防风减灾提出合理建议。

关键词：极值风速预测风向极值分布防灾建议近岸黄海

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基于CE风场数值模拟的台风危险性分析方法研究

基于CE风场数值模拟的台风危险性分析方法研究

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作者：王宁娟哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

深圳、香港和上海等中国东南沿海城市经济发达且人口集中，但遭受热带气旋影响频率较高，台风灾害大大增加了沿海城市和建筑物的灾害易损性与灾害链的易发性，使得抵抗热带气旋风荷载成为结构设计中的主控荷载。因此，台风影响区的风危... 详细信息

深圳、香港和上海等中国东南沿海城市经济发达且人口集中，但遭受热带气旋影响频率较高，台风灾害大大增加了沿海城市和建筑物的灾害易损性与灾害链的易发性，使得抵抗热带气旋风荷载成为结构设计中的主控荷载。因此，台风影响区的风危险性分析尤为重要，而我国缺乏高质量的台风观测数据，不足以根据记录资料进行台风危险性分析。本文对the U.S Army Corps ofEngineers（即CE）台风风场模型进行改进及适用性研究，采用国外学者普遍应用的Monte Carlo数值模拟方法，预测深圳、香港和上海不同重现期的极值风速并进行台风危险性分析，为台风区设计风速的确定和抗风减灾提供合理依据。具体有以下主要内容：根据近年来学者对台风物理结构的进一步研究以及大量精确数据统计分析得出的结论，考虑温度对台风的影响以及台风中心气压随高度发生变化，研究了参数化数值台风风场和边界层等模型中参数的选定和标定，如Holland气压参数B、最大风速半径Rmax、摩擦阻力系数CD、边界层厚度h等，采用边界层平均风速随高度变化的经验模型，对CE台风风场模型进行了改进研究。并根据台风黑格比(Hagupit)、灿都(Chanthu)和韦森特(Vicente)近地观测数据对改进的CE台风风场模型的适用性进行验证，得到了较好的模拟结果，表明改进的CE台风风场模型可以较好地模拟东南沿海的台风风场。通过1949-2011年台风年鉴数据，应用模拟圆法选用了模拟圆半径为250km计算所有数据和500km只计算模拟圆内数据两种情况分别提取台风数据，利用χ2检验法和K-S检验法，统计得到中国东南沿海城市中的深圳、香港和上海遭遇台风的关键参数概率分布及参数，提出了移动速度VT和中心气压差Δp服从Gamma分布。同时分析了台风最大风速半径、中心气压差和纬度的相关性，以及台风衰减模型。结合改进的CE台风风场模型，深圳、香港和上海地区的台风关键参数概率分布及相关性和台风衰减模型，采用Monte Carlo模拟方法计算得到台风极值风速序列，然后采用Weibull分布和Gumbel分布拟合极值风速的概率分布及参数，并预测了深圳、香港和上海不同重现期的极值风速。同时分析了Holland气压参数B、模拟圆半径及数据样本选取对极值风速的影响，认为参数B模型采用Vickery08模型，极值风速概率分布选用Gumbel分布，并给出相应的参数估计。

关键词：极值风速预测 CE台风风场模型台风关键参数 Holland气压参数

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