【技术实现步骤摘要】
一种面向华南地区桥梁的全气候热分析方法
本专利技术涉及土木工程桥梁结构健康监测领域,尤其涉及一种面向华南地区桥梁的全气候热分析方法。
技术介绍
桥梁是重要的基础设施,长期超负荷运载和恶劣的服役环境使得桥梁结构病害严重,事故频发。温度是对桥梁不利作用的主要环境因素之一,会使得桥梁结构性能退化,承载力下降,安全性得不到保障,耦合其他外部荷载作用,容易诱发重大垮塌事故。华南地区全年气温较高,太阳辐射强度大,夏秋季节更是炎热。因此,温度对桥梁的不利作用,比其它地区更为严重。桥梁热效应分析涉及到众多环境和气象参数,这些参数具有很强的时变性和地区性特点,且带有比较强的不确定性,因此,一般基于长期监测数据进行统计回归。目前,大量研究聚焦于温度极端情况,而对日常使用阶段全气候的实时、连续分析,几乎没有研究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足,提供一种面向华南地区桥梁的全气候热分析方法。本专利技术基于长期监测数据,用于桥梁温度分析的外部条件新的计算方法,能够覆盖各种气候情况,为实现桥梁结构温度效应全气候、实时、长期的分析提供基础。本专利技术的目的能够通过以下技术方案实现:(1)采集太阳辐射量及其他相关的气象参数;(2)根据计算需求选择桥梁热分析的天数以及所需计算的其中某一天桥梁热分析的计算步长;(3)通过调用建立的光照度-太阳直接辐射修正系数模型、光照度-太阳散辐射修正系数模型、云层覆盖率-太阳直接辐射修正系数模型以及云层覆盖率-太阳散辐射修正系数模型,确定华南地区桥梁全气候的环境辐射量;(4)确定各种天气情况下桥梁各表面的热边界条件计算方法,确定不同天气情 ...
【技术保护点】
1.一种面向华南地区桥梁的全气候热分析方法,其特征在于,具体步骤包括:(1)采集太阳辐射量及其他相关的气象参数;(2)根据计算需求选择桥梁热分析的天数以及所需计算的其中某一天桥梁热分析的计算步长;(3)通过调用建立的光照度‑太阳直接辐射修正系数模型、光照度‑太阳散辐射修正系数模型、云层覆盖率‑太阳直接辐射修正系数模型以及云层覆盖率‑太阳散辐射修正系数模型,确定华南地区桥梁全气候的环境辐射量;(4)确定各种天气情况下桥梁各表面的热边界条件计算方法,确定不同天气情况下计算方法的触发及转换机制;(5)通过采用编程计算及数据交互实现桥梁全气候温度分析的连续数值计算。
【技术特征摘要】
1.一种面向华南地区桥梁的全气候热分析方法,其特征在于,具体步骤包括:(1)采集太阳辐射量及其他相关的气象参数;(2)根据计算需求选择桥梁热分析的天数以及所需计算的其中某一天桥梁热分析的计算步长;(3)通过调用建立的光照度-太阳直接辐射修正系数模型、光照度-太阳散辐射修正系数模型、云层覆盖率-太阳直接辐射修正系数模型以及云层覆盖率-太阳散辐射修正系数模型,确定华南地区桥梁全气候的环境辐射量;(4)确定各种天气情况下桥梁各表面的热边界条件计算方法,确定不同天气情况下计算方法的触发及转换机制;(5)通过采用编程计算及数据交互实现桥梁全气候温度分析的连续数值计算。2.根据权利要求1所述的一种面向华南地区桥梁的全气候热分析方法,其特征在于,在所述步骤(1)中,通过采用高精度气象采集系统,以一定的时间间隔来实时采集太阳辐射量以及其他相关的气象参数;同时在监测场地放置一个广角摄像机,以一定的时间间隔对天空进行定时定点拍摄,将照片灰度值作为一项重要的参数以辨别云层遮挡情况。3.根据权利要求2所述的一种面向华南地区桥梁的全气候热分析方法,其特征在于,所述其他相关的气象参数包括风速与风向、环境温度、湿度与光照度、云层覆盖率;其中云层覆盖率可以由监测站点附近机场的监测资料提供。4.根据权利要求1所述的一种面向华南地区桥梁的全气候热分析方法,其特征在于,在所述步骤(3)中,通过对光照度进行标准化处理,拟合出太阳直接辐射修正系数ydir与光照度xs的公式,得到的光照度-太阳直接辐射修正系数模型表示为:ydir=0.315xs+0.149(1)。5.根据权利要求1所述的一种面向华南地区桥梁的全气候热分析方法,其特征在于,在所述步骤(3)中,对于太阳散辐射与光照度xs之间的线性关系,因两者拟合优合度不高,故暂不对太阳散辐射进行修正,得到的光照度xs-太阳散辐射修正系数ydif模型表示为:ydif=1(2)。6.根据权利要求1所述的一种面向华南地区桥梁的全气候热分析方法,其特征在于,在所述步骤(3)中,基于气象监测数据和太阳辐射量进行相关性分析,分别建立了云层覆盖率co-太阳直接辐射修正系数ydir模型及云层覆盖率co-太阳散辐射修正系数ydif模型,具体表示为:7.根据权利要求1所述的一种面向华南地区桥梁的全气候热分析方法,其特征在于,本发明主要针对多云及雨天条件下的热边界条件的确立,因此,在所述步骤(4)中,确立多云条件下的热边界条件的方法具体为:根据拟合太阳直接辐射修正系数ydir,太阳散射辐射修正系数ydif与光照度xs和对应时刻照片灰度值xg的公式,同时依据...
【专利技术属性】
技术研发人员:周林仁,陈兰,梁春芳,伍勇,
申请(专利权)人:华南理工大学,
类型:发明
国别省市:广东,44
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