Page 200 - 《振动工程学报》2025年第8期

1840 振 动 工 程 学 报 第 38 卷

数，最可靠的方法就是进行现场实测。近些年来，随
着大跨度桥梁的建设需求增加，对桥址处的风场实 1 风场观测系统
［2］
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测也取得了一定的成果，周广东等 和李杏平等 根
据中国东部沿海地区桥址处的长期风观测数据，得 广东沿海地区某悬索桥地处入海口，两岸为低
到了桥址 10 min 平均风速年最大值的风玫瑰图、紊 山丘陵地带，桥下水面开阔，东西两岸各有一座小
流强度、紊流积分尺度以及紊流功率谱函数等风特 山，东岸最高海拔约 164 m，西岸最高海拔约 281 m。
性，探究了各参数之间的关系，为该地区其他工程结 为了准确测量桥址区的风场特性，在悬索桥主跨 L/2
［3］
构的抗风研究提供参考；赵林等 对台风气候条件 处桥面（离桥面加劲梁垂直距离 6.5 m）上游布置了
下，实测近地平均风特性和脉动风功率谱进行统计 YOUNG 81000 三维超声风速仪，如图 1 和 2 所示。

分析，结果表明，台风过境时，平均风速呈“M”形双 该风速仪可以精准地测量出来流风的速度、攻角和
峰分布，风向呈连续 180°转换，并伴随着大风攻角的 风向角，具有响应迅速、分辨率高等特点。风速仪采
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产生；段静等 对实测台风风场数据分别采用离散 用全天候采集模式，风速测试范围为 0~40 m/s，精
小波变换、集合经验模态分解、平稳模型方法进行风 度 为 ±1%，风 向 角 测 试 范 围 为 0° ~360° ，精 度 为
场特性计算对比，结果显示，采用集合经验模态分解
±2°，风攻角测试范围为 0°~60°，精度为±2°；采样
法对台风进行非平稳性研究比离散小波变换法更加
频率为 4 Hz，风速仪 0°对应地理正北方。风观测时
［5］
合理；王旭等 通过采集台风风场数据，分析了台风
间范围为 2021 年 6 月 1 日—2022 年 5 月 31 日，涵盖
演变过程中平均风速、风向角、湍流强度、阵风因子
春、夏、秋、冬四个季节，对桥址区的风环境具有较好
［7］
等风场特性的变化；马如进等 、张志田等 和邹云
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的代表性。
峰等 分析了峡谷地形对风场特性的影响，结果表
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明，峡谷地形对风场特征存在显著影响，风特性参数
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呈各向异性分布；李加武等 研究了喇叭口河谷地
形的风场特性，结果表明，所测结果与规范对风特性
的描述有较大差异；蔡向阳等 ［10］ 和辛亚兵等 ［11］ 研究
了桥轴向风特性参数的变化，结果表明，风特性参数
沿桥轴向的变化趋势基本一致；陶天友等 ［12］ 根据实 图 1 风速仪布置
测的桥址处飑线风特性研究了大跨度斜拉桥的模态 Fig. 1 Layout of anemometers
特性，并研究了风场的非平稳特征对桥梁抖振响应
的影响 ［13‑14］ 。
跨江、跨海大桥具有统一的特点——桥梁跨度
大，整体刚度较小，风对桥梁的影响不可忽略。然
而，由于沿海地区地形差异大，海洋环境区别明显，
不同位置和不同时期的沿海地区风特性都有很大的
差异，因此通过实测研究分析沿海地区风场特性以
及建立沿海地区风特性数据库势在必行。
为了能够获取更加准确的风场特性用于桥的风
振响应分析，并丰富中国沿海地区的风场特性数据
库，本文以广东省沿海地区某大跨度悬索桥为工程 图 2 YOUNG 81000 三维超声风速仪
背景，分析桥面处 YOUNG 81000 三维超声风速仪 Fig. 2 YOUNG 81000 three-dimensional ultrasonic
实测得到风速样本的平均风特性和脉动风特性，由 anemometer
于强风的紊流特性更加显著和稳定，且对桥梁的抖
振影响更加明显，故选取桥址处 8 m/s 以上的风速
2 风特性实测数据分析
样本，对桥址区的紊流强度、阵风因子、紊流积分尺
度之间的相互关系进行研究，并对不同风向情况下
2. 1 平均风速与风向
10 min 最大平均风速的实测功率谱和不同理论功率
谱进行了比较。 现行《公路桥梁抗风设计规范》（JTG/T 3360‑