角钢输电塔杆件风压及体型系数的风洞试验研究

以220 kV角钢输电塔为研究对象,设计制作了1:2.5的大比例刚性节段模型,在均匀湍流场中进行同步测压风洞试验,获得了输电塔主材、斜材和辅材杆件的风压分布规律和体型系数沿杆件展长的分布.归纳了风荷载对塔身各杆件的作用特点以及体型系数随风向角的变化规律.对于角钢杆件,当角钢内角迎风时,阻力系数与升力系数均较大,杆件处于双向受力状态.对整塔段的体型系数进行了试验值和国内外规范取值的对比.结果表明:按我国规范取值偏小,试验值与国外规范取值接近.     

正弦风场覆冰导线静态气动力系数

为研究脉动风场对覆冰导线气动力特性的影响,基于流体动力学软件Fluent,计算了新月形覆冰导线在正弦变化风场下的气动力系数,并与定常风场下的模拟结果进行比较;分析了脉动风的频率和幅值对气动力的影响.结果发现:气动力系数也呈正弦规律变化,其平均值(或绝对值)大于定常风场下的数值,二者随攻角的变化规律相同;脉动风频率大于1 Hz(短周期脉动)时,随频率的增加,气动力系数出现峰值的时间前移,阻力系数和扭转系数的平均值明显减小,幅值变化增大,升力系数的平均值则明显增加,幅值变化减小;脉动风幅值增加时,气动力系数明显增大,且其前半周期随幅值的变化比后半周期的变化要大,具有不对称性.因此工程中预测由导线舞动导致的塔承受载荷以及输电线路防舞设计时,应考虑脉动风场气动力系数对舞动的影响.     

窄基角钢输电塔风载体型系数数值模拟

为研究基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟技术的窄基角钢输电塔整体建模及风载体型系数的合理取值问题,文章利用UG和GAMBIT软件建立了输电塔模型,利用Fluent软件进行了不同风向角下输电塔风载体型系数的计算,讨论了风速、风向对风载体型系数的影响,并与规范值进行了比较。研究发现,参考风速对风载体型系数影响很小;纵向及横向风载体型系数随风向角的变化均先增大后减小,分别在22.5°、67.5°达到最大值;模拟得到的输电塔各段风载体型系数比规范计算结果大20%以上,特别是塔腿和横担部分与规范相差更大。     

椭圆形高耸结构风荷载特性试验研究

结合武汉天河国际机场三期扩建空管工程塔台刚性模型同步测压风洞试验结果,对椭圆形高耸结构的风荷载特性进行了研究.讨论了典型风向角下不同测点层的平均风压系数和极值风压系数的分布规律;基于测点层的风荷载合力时程,采用快速傅里叶变换的方法,得到了椭圆形高耸结构在90°风向角(最大迎风面)下的三维层风荷载功率谱,并采用经验公式对其进行拟合,拟合效果较好.采用LRC法计算了平均风荷载、背景和共振等效静力风荷载,并将结果与荷载规范建议的惯性风荷载法对比,发现两种方法得到的等效静力风荷载吻合较好.     

基于CFD模拟的格构塔平均风荷载分析

对风荷载作用下角钢格构塔各工况进行CFD模拟,研究挡风系数、风向角、长宽比及锥度等因素对阻力系数的影响,并与各国规范及试验进行对比。研究结果表明:风荷载0°风向阻力系数为挡风系数的2次多项式,其他风向角的阻力系数与0°风向的阻力系数的比值为风向角的2次多项式,最大值约为30°风向;各国规范的阻力系数及试验值相差较大,《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定值处于最下限,日本规范的规定值处于最上限,最大相对误差为46.2%,按均匀风速修正后的CFD阻力系数与日本规范值很接近;当挡风系数较小时,遮挡效应影响较小,随着挡风系数的增大,遮挡效应的影响也增大;随着锥度的增大,阻力系数也增大,但是,一般塔的锥度都较小,其影响也比较小。     

大型储气结构设计风荷载的确定

对某大型煤气柜进行了风洞试验,测量出其在模拟大气边界层紊流下的风压系数分布．考虑相邻柜 体不同高度对其风压系数分布的影响,获得影响放大系数．根据煤气柜体结构的动力特性特点分析讨论了 其动力风荷载的确定,从而确定了其结构设计时的风荷载．分析表明,该类大型储气结构的风压分布和体 型系数与我国现行规范有关圆型柱体结构的规定有明显的差异．通过比较分析不同国家规范对动力风荷载 的算法,获得了对于煤气柜考虑风振及动力风荷载的影响系数．     

窄基输电线塔风振系数研究

窄基角钢塔作为一种占地小、通道紧凑的新型杆塔,在城郊地区输电线路工程中有应用前景.但窄基塔的塔高与根开之比(根开比)一般大于10,现有杆塔规范中无法获取窄基塔风振系数.文章以某110 kV直线型窄基角钢输电塔为工程背景,利用有限元法对窄基塔结构进行风振响应时域分析,获得其风振系数的计算结果,并与荷载规范计算值进行对比,为窄基角钢塔设计分析中的风振系数取值提供参考.     

中美规范风荷载计算对比

介绍了美国规范ASCE 7-10中风荷载的计算方法。比较中美规范在风荷载计算方面的异同。提出不同时距(time interval)、不同重现期(MRI)基本风速的转换方法。选取变电站构架中常用的格构式角钢梁作实例分析,利用中美规范对其进行风荷载计算和比较。对采用美国规范进行风荷载计算提出建议,供设计人员参考。     

建筑围护结构风荷载的计算与取值

风荷载为建筑中受力结构和围护结构的主要可变荷载,现行建筑结构荷载规范分别列出了受力结构和围护结构风荷载wk的计算公式,但依据不同规范计算所得结果差别较大.这里通过采用不同规范,对风荷载值进行计算分析比较,提出建筑设计中wk计算公式的选用及相关建议,供设计人员参考.     

高层建筑横风向风效应研究综述

高层建筑的横风向荷载及响应问题非常复杂,它与来流紊流、尾流和气动反馈3个方面的激励有关.虽然研究人员关注这一问题已有30多年,但迄今为止还没有形成被广泛采用的成熟的分析理论和方法,许多国家的规范中尚无相关的规定.国内外高层建筑横风向风效应研究成果主要分为3部分:横风向气动力的确定,横风向气动阻尼的识别和横风向等效静力风荷载的计算方法.风洞试验技术、数据拟合技术、参数识别技术是确定高层建筑横风向风效应的主要手段.通过分析国内外研究手段和方法的现状及优缺点,针对高层建筑横风向响应研究中存在的问题和不足,提出了应该关注的重点:高层建筑外形的复杂变化对气动力的影响、高层建筑横风向气动阻尼的识别方法以及形成机理和影响因素、等效静力风荷载计算方法和复杂形体超高层建筑顺、横、扭3种风荷载分量的耦合问题.     

某超高耸电视塔的脉动风荷载模拟及风振分析

某超高耸电视塔主塔高454 m,天线高156 m,总高610 m,风荷载为其主要的控制荷载.采用现在广泛流行的线性滤波法中的AR自回归模型,模拟了该结构具有随机性、时间相关性、空间相关性的51条顺风向脉动风荷载时程样本,并对结构进行了风振响应分析.分析结果表明了本文方法的有效性,为了进一不提高结构的舒适度性能,有必要采取相应的减振控制措施.     

中国大陆与香港地区风荷载规范比较研究

静力等效风荷载是结构抗风设计的重要内容,不同国家和地区的风荷载规范不同。比较了我国大陆与香港地区荷载规范中风荷载的计算方法,所得结论为有关研究和设计提供了理论依据。     

屋顶微波塔风振系数的计算与对比

研究了位于屋顶的微波塔在 3种情况下计算的风振系数 ,一种是规范方法 ,另一种是按理论方法不考虑钢塔与塔座的共同作用 ,第三种是按理论方法考虑钢塔与塔座的共同作用 ,对三者进行了比较 ,最后得出结论 :在一般情况下 ,用规范方法计算的风振系数比按理论公式计算的风振系数要大 ,因此用此风振系数计算的钢塔内力是偏大的。有大的集中质量 (平台、天线等 )处 ,应根据实际情况 ,把用规范方法计算的风振系数适当增大 ,以符合实际情况。按理论公式计算的风振系数在考虑塔座和钢塔共同作用与不考虑塔座和钢塔共同作用情况下两者差别较大     

调谐滚球阻尼器在风力发电塔架中的振动控制研究

基于调谐质量阻尼器(TMD)原理,设计了适用于风力发电结构的滚球阻尼器,通过振动台模型试验,研究了该阻尼器的减振效果.试验表明,这种新型的滚球阻尼器的质量仅为一阶模态质量的1.5%～2.5%,可有效提高结构阻尼,在不同的工况下均具有较好的控制效果,可使试验模型的底部弯矩和塔顶位移的标准差减小20%～46%.这种阻尼器施工工艺相对简单,因此具有良好的经济性和实用价值,值得在实际工程中推广.     

风-雨共同作用特大型冷却塔表面风荷载与作用机理

强风暴雨极端气候条件下,暴雨会直接影响塔筒表面气动力并改变脉动风的湍流特性,而传统研究大多仅关注风单向驱动雨对于结构表面的冲击力.为解决该问题,针对中国已建成的高为210.0 m的超大型冷却塔,首先基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)手段采用连续相和离散相模型分别展开风、雨场的模拟计算.在此基础上,揭示风雨场雨滴运行速度和轨迹的作用机理,并针对9种不同风速和降雨强度组合的塔筒内、外表面风雨荷载,雨压以及等效压力系数等展开定性和定量的对比分析.提出的超大型冷却塔风雨等效内、外压系数可以很好地预测此类极端条件下的表面荷载取值.     

基于时域法的不同塔架风力机抗台风分析

为探讨不同塔架形式风力机的抗台风性能,基于Abaqus有限元软件建立4种不同塔架形式的风力机一体化模型,用自回归(AR)法对脉动风时程进行模拟,分别进行了模态分析和台风时程分析.结果表明,风轮和机舱对风力机自振频率的影响较大;钢筋混凝土锥筒塔架的最大顺风向位移随台风风速的增加呈平缓线性增加趋势,而其他3种塔架的位移随风速的增加表现为非线性增加.钢管格构式塔架为轻型柔性结构,其风载响应最为显著,钢锥筒塔架次之,而钢筋混凝土塔架因具有较大的自重和刚度,其位移响应最小,抗风性能较好.     

复杂海况下风力发电机建模与动态特性仿真分析

考虑到海上风力发电机可能会受到冰载荷的影响,将随机冰力函数模型添加到风力发电机模型中,利用莫里森方程模拟海浪作用,建立复杂海况下多体动力学联合仿真模型,进行多场耦合作用下的风力机动力学特性分析,以此评估风力机系统在复杂工况下的运行风险。结果表明:风力机塔顶位移的波动主要受风载的影响;波浪、海冰对塔基载荷性能影响较大,会使塔筒产生持续振动并引发疲劳破坏,风冰联合作用时振动更为剧烈;由于海冰的持续撞击作用会使塔基载荷普遍大于无海冰作用情形,因此,针对海冰工况下风力发电机的设计要有所修正及完善。     

单塔和双塔情况下大型冷却塔的表面风压研究

针对大型冷却塔在单塔和双塔情况下的表面风压分布,应用风洞试验方法进行研究,采用增加模型表面粗糙度的方法来补偿模型试验的雷诺数效应,通过与以往成果的比较以确定合理的粗糙度,进行变风向角和塔间距工况的双塔干扰试验.研究表明:模型表面粗糙度对冷却塔外表面风压系数有较大影响;双塔串列时前塔对后塔的影响远大于后塔对前塔的影响;斜列时可根据前塔对后塔的干扰程度并按风向角划分为3个区域.同时给出典型塔间距下考虑风向角因素的后塔体型系数包络线,供设计参考.     

脉动风作用下气象钢塔的结构风振响应研究

以脉动风作用下沿海某气象钢塔的风振响应为研究对象,采用谐波叠加法对脉动风载荷进行模拟并验证其有效性,得到作用于气象钢塔各层上的脉动风载荷时历。建立塔架结构的空间三维有限元分析模型,进行有限元仿真,采用时域方法计算钢塔的风振动力响应,为气象钢塔的前期设计和振动控制提供必要的技术参考。分析结果表明,在50年一遇风载荷作用下,该气象钢塔的最大风振位移为0.013 m,在规范要求范围内,塔架设计具有合理性。     

张拉整体塔结构风荷载时程模拟及风振分析

为研究张拉整体功能性建筑，比较分析了5种不同的风速功率谱函数，得知张拉整体塔结构的风荷载计算在一定高度内可以不考虑风速谱的变化；模拟了张拉整体塔结构不同高度处的风速时程，并转化为风荷载时程；对在465 MPa初始预应力状态下的结构进行了风振分析，得知其风振响应较小；比较分析了不同初始预应力下结构的风振响应，得知3种杆件的动静比都随预应力增大而增大，在一定范围内的不同初始预应力下结构各节点最大位移基本相等．