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[0073]其中，Α为风速总量w在X方向的分量值的极大值和极小值之和，Β为风速总量w在y 方向分量值的极大值和极小值之和，？为当地平均气压，f为当地平均温度，PwatS当地平 均水汽压，F b为标准状态下的风压系数；
[0074] (3)各模拟点的脉动风速时程计算模块3,包括生成所述各模拟点的脉动风速时程 的脉动风速功率谱，进行脉动风速功率谱的模拟时，引入温度修正系I
其 中Το为设定的标准温度，T为由所述温度传感器实时监测得到的平均温度值，则
[0075] Τ 2 To时，所述脉动风速功率谱的优化公式为：
[0076]
[0077]
[0078]
[0079] 其中，λ为根据桥梁结构选择的地面粗糙度系数，g为根据平均风速W⑴选取的频率 截取上限值；
[0080] (4)风速时程计算模块4,包括微处理器，所述微处理器利用谐波叠加法对相同位 置处的平均风速和脉动风速时程进行叠加，得到各模拟点的风速时程；
[0081] (5)风速模拟显示模块5,包括依次连接的隔离放大器和数字显示屏，所述隔离放 大器的输入端与所述微信处理器连接。
[0082] 本实施例的桥梁在桥梁本体上安装了风速时程快速模拟装置，便于桥梁风速时程 特征的及时获取，维护人员可以更全面地了解桥梁的风振响应特性，从而对桥梁进行恰当 的维护，增强桥梁的安全性能;采用风速仪、温度传感器和数据采集装置进行风速时程模拟 数据的监测和采集，取代了传统技术人工激励和昂贵的激振设备，降低了成本，实用便捷； 所述模拟装置基于谐波叠加法的基础上，对平均风速和脉动风速的计算公式进行优化，减 少了计算的工作量，提高了桥梁的风速时程模拟的效率;在计算平均风速时引入平均风速 校正系数Q，计算脉动风速时程时引入温度修正系数K，使得桥梁的风速时程模拟更加精确， 其中设定标准温度To为23°C，设定截取频率上限值为5hZ，最后得到的各模拟点的风速时程 的模拟精度提高到94.8%。
[0083] 实施例四
[0084] 参见图1，本实施例的桥梁包括桥梁本体和安装在桥梁本体的风速时程快速模拟 装置，所述快速模拟装置包括：
[0085] (1)结构参数监测模块1，其包括风速仪、温度传感器和数据采集装置，沿桥梁高度 方向将桥梁划分多个间隔相同的测试层，在桥梁柱上安装所述数据采集装置，选择测试层 的正中位置处作为一个风速时程的模拟点，且在每个测试层边缘布设所述风速仪和温度传 感器；
[0086] (2)平均风速计算模块2,其利用风速仪监测出每测试层的风速总量，横向角和竖 向风速，取0.2s为采样时间间隔，进行平均风速的计算时，引入平均风速校正系数Q:
[0087]
[0088] 每测试层在一个采用时间的平均风速的计算公式为：
[0089]
[0090] 其中，A为风速总量w在X方向的分量值的极大值和极小值之和，B为风速总量w在y 方向分量值的极大值和极小值之和，？为当地平均气压，F为当地平均温度，PwatS当地平 均水汽压，F b为标准状态下的风压系数；
[0091] (3)各模拟点的脉动风速时程计算模块3,包括生成所述各模拟点的脉动风速时程 的脉动风速功率谱，进行脉动风速功率谱的模拟时，引入温度修正系数
其 中Το为设定的标准温度，T为由所述温度传感器实时监测得到的平均温度值，则[0092] Τ 2 To时，所述脉动风速功率谱的优化公式为：
[0093]
[0094]
[0095]
[0096] 其中，λ为根据桥梁结构选择的地面粗糙度系数，g为根据平均风速W⑴选取的频率 截取上限值；
[0097] (4)风速时程计算模块4,包括微处理器，所述微处理器利用谐波叠加法对相同位 置处的平均风速和脉动风速时程进行叠加，得到各模拟点的风速时程；
[0098] (5)风速模拟显示模块5,包括依次连接的隔离放大器和数字显示屏，所述隔离放 大器的输入端与所述微信处理器连接。
[0099] 本实施例的桥梁在桥梁本体上安装了风速时程快速模拟装置，便于桥梁风速时程 特征的及时获取，维护人员可以更全面地了解桥梁的风振响应特性，从而对桥梁进行恰当 的维护，增强桥梁的安全性能;采用风速仪、温度传感器和数据采集装置进行风速时程模拟 数据的监测和采集，取代了传统技术人工激励和昂贵的激振设备，降低了成本，实用便捷； 所述模拟装置基于谐波叠加法的基础上，对平均风速和脉动风速的计算公式进行优化，减 少了计算的工作量，提高了桥梁的风速时程模拟的效率;在计算平均风速时引入平均风速 校正系数Q，计算脉动风速时程时引入温度修正系数K，使得桥梁的风速时程模拟更加精确， 其中设定标准温度To为27°C，设定截取频率上限值为3hZ，最后得到的各模拟点的风速时程 的模拟精度提高到95.7%。
[0100] 实施例五
[0101] 参见图1，本实施例的桥梁包括桥梁本体和安装在桥梁本体的风速时程快速模拟 装置，所述快速模拟装置包括：
[0102] (1)结构参数监测模块1，其包括风速仪、温度传感器和数据采集装置，沿桥梁高度 方向将桥梁划分多个间隔相同的测试层，在桥梁柱上安装所述数据采集装置，选择测试层 的正中位置处作为一个风速时程的模拟点，且在每个测试层边缘布设所述风速仪和温度传 感器；
[0103] (2)平均风速计算模块2,其利用风速仪监测出每测试层的风速总量，横向角和竖 向风速，取0.2s为采样时间间隔，进行平均风速的计算时，引入平均风速校正系数Q:
[0104]
[0105] 每测试层在一个采用时间的平均风速的计算公式为：
[nmAi
[0107] 其中，Α为风速总量w在X方向的分量值的极大值和极小值之和，Β为风速总量w在y 方向分量值的极大值和极小值之和，P为当地平均气压，?7为当地平均温度，PwatS当地平 均水汽压，F b为标准状态下的风压系数；
[0108] (3)各模拟点的脉动风速时程计算模块3,包括生成所述各模拟点的脉动风速时程 的脉动风速功率谱，进行脉动风速功率谱的模拟时，引入温度修正系]
其 中Το为设定的标准温度，T为由所述温度传感器实时监测得到的平均温度值，则[0109] Τ 2 To时，所述脉动风速功率谱的优化公式为：
[0110]
[0111]
[0112]
[0113] 其中，λ为根据桥梁结构选择的地面粗糙度系数，g为根据平均风速W⑴选取的频率 截取上限值；
[0114] (4)风速时程计算模块4,包括微处理器，所述微处理器利用谐波叠加法对相同位 置处的平均风速和脉动风速时程进行叠加，得到各模拟点的风速时程；
[0115] (5)风速模拟显示模块5,包括依次连接的隔离放大器和数字显示屏，所述隔离放 大器的输入端与所述微信处理器连接。
[0116] 本实施例的桥梁在桥梁本体上安装了风速时程快速模拟装置，便于桥梁风速时程 特征的及时获取，维护人员可以更全面地了解桥梁的风振响应特性，从而对桥梁进行恰当 的维护，增强桥梁的安全性能;采用风速仪、温度传感器和数据采集装置进行风速时程模拟 数据的监测和采集，取代了传统技术人工激励和昂贵的激振设备，降低了成本，实用便捷； 所述模拟装置基于谐波叠加法的基础上，对平均风速和脉动风速的计算公式进行优化，减 少了计算的工作量，提高了桥梁的风速时程模拟的效率;在计算平均风速时引入平均风速 校正系数Q，计算脉动风速时程时引入温度修正系数K，使得桥梁的风速时程模拟更加精确， 其中设定标准温度To为27°C，设定截取频率上限值为5hZ，最后得到的各模拟点的风速时程 的模拟精度提高到96.5%。
[0117] 最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保 护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应 当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实 质和范围。
【主权项】
1. 一种智能型大跨度轨道交通桥梁，包括桥梁本体和安装在桥梁本体的风速时程快速 模拟装置，其特征是，所述快速模拟装置包括： (1) 结构参数监测模块，其包括风速仪、溫度传感器和数据采集装置，沿桥梁高度方向 将桥梁划分多个间隔相同的测试层，在桥梁柱上安装所述数据采集装置，选择测试层的正 中位置处作为一个风速时程的模拟点，且在每个测试层边缘布设所述风速仪和溫度传感 器； (2) 平均风速计算模块，其利用风速仪监测出每测试层的风速总量，横向角和竖向风 速，取0.2s为采样时间间隔，进行平均风速的计算时，引入平均风速校正系数Q:每测试层在一个采用时间的平均风速的计算公式为：其中，A为风速总量W在X方向的分量值的极大值和极小值之和，B为风速总量W在y方向 分量值的极大值和极小值之和，戸为当地平均气压，f为当地平均溫度，Pwat为当地平均水 汽压，Fb为标准状态下的风压系数； (3) 各模拟点的脉动风速时程计算模块，包括生成所述各模拟点的脉动风速时程的脉 动风速功率谱； (4) 风速时程计算模块，包括微处理器，所述微处理器利用谐波叠加法对相同位置处的 平均风速和脉动风速时程进行叠加，得到各模拟点的风速时程； (5) 风速模拟显示模块，包括依次连接的隔离放大器和数字显示屏，所述隔离放大器的 输入端与所述微处理器连接。2. 根据权利要求1所述的一种智能型大跨度轨道交通桥梁，其特征是，进行脉动风速功 率谱的模拟时，引入溫度修正系数，其中To为设定的标准溫度，T为由所述溫 度传感器实时监测得到的平均溫度值，贝U T > To时，所述脉动风速功率谱的优化公式为：KTo时，所述脉动风速功率谱的优化公式为：其中，A为根据桥梁结构选择的地面粗糖度系数，g为根据平均风速Ww选取的频率截取 上限值。3. 根据权利要求1所述的一种智能型大跨度轨道交通桥梁，其特征是，所述频率截取上 限值的范围为化Z~化Z。4. 根据权利要求2所述的一种智能型大跨度轨道交通桥梁，其特征是，所述标准溫度值 的设定范围为23°C~27°C。
【专利摘要】本发明提供了一种智能型大跨度轨道交通桥梁，其包括桥梁本体和安装在桥梁本体的风速时程快速模拟装置，所述快速模拟装置包括结构参数监测模块、平均风速计算模块、各模拟点的脉动风速时程计算模块、风速时程计算模块和风速模拟显示模块。所述平均风速计算模块、各模拟点的脉动风速时程计算模块、风速时程计算模块依靠所述监测模块监测数值进行计算，得到的风速时程由风速模拟显示模块显示。本发明的桥梁，其风速时程可以快速模拟，且模拟计算工作量小、效率高、精确度高。
【IPC分类】G01M9/00, E01D1/00
【公开号】CN105651481
【申请号】
【发明人】潘燕
【申请人】潘燕
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年1月20日