增设斜撑的钢桁架-RC管柱结构受力性能研究

为研究斜撑对钢桁架-RC管柱结构受力性能的影响,通过模型结构拟动力试验、伪静力试验和有限元计算分析研究该类结构体系的抗震性能以及竖向荷载与风荷载作用下的基本受力性能,并与未带斜撑的空冷支架结构进行对比.结果表明:设置斜撑后,钢桁架-RC管柱结构的滞回耗能性能和承载能力均有了较大提高;管柱出现反弯点,底部弯矩减小,管柱裂缝开展范围得到有效限制,钢桁架与管柱连接节点部位破坏减轻;结构的侧移曲线在牛腿处明显分为两段,随着地震强度的增大,侧移由弯剪型趋于剪切型;结构在地震作用下的侧移角小于未带斜撑的结构,变形性能较好;竖向荷载下钢桁架平台悬挑端挠度及风荷载下结构侧移的减小幅度均大于50%.增设斜撑能够明显改善钢桁架-RC管柱结构的基本受力性能与抗震性能.     

通信铁塔动力效应分析

为研究通信铁塔在风载荷与地震影响下的结构振动及其稳定,使用ANSYS有限元分析软件对通信铁塔的风荷载受力情况、地震反应和模态进行动力效应分析.结果表明:在正常大风工况下,铁塔基础作用力最大,铁塔的基础作用力是由风速大小控制的.随着通信铁塔高度的增加,结构的自振频率减小,结构刚度减小;通信铁塔的结构刚度较大,其基本周期均...     

输电线路铁塔曲臂T节点的增强方法及受力特性

为增加猫头塔塔头横梁刚度,在横梁与曲臂梁连接处设置斜撑的增强措施.基于相似原理,设计缩尺模型,开展增强前后曲臂T型节点承载力及变形特性的试验研究,建立原型空间塔架T节点有限元模型,分析了增强措施对曲臂T节点传力机理、刚度以及承载力特性的影响规律.结果表明:设置斜撑后, T节点整体性提高,横梁上的导线竖向荷载通过斜撑传递至曲臂;结构刚度提高了近1.5倍,说明设置斜撑是提高猫头型输电塔曲臂T节点刚度的一种有效方法.     

滑坡区输电塔线体系抗变形能力及动力响应分析

滑坡区输电线路由于风荷载作用产生的附加内力,承受地表变形能力大幅降低,极易发生断线、倒塔等事故,因此对输电塔线体系在风荷载和地表变形作用下进行安全性研究具有重要意义。以滑坡区某220 kV输电线路为研究对象,建立两塔三线体系有限元模型,并通过Kaimal谱和线性滤波法建立风荷载模型,对输电塔线体系在无风工况下的抗变形能力和设计风速工况下的动力响应进行分析。结果表明,在无风工况下,塔腿的沉降变形对输电塔线体系的影响最严重,铁塔发生屈服的杆件主要位于塔脚点、第一横隔材与斜材连接点以及第一横隔材与主材连接点;在设计风速条件下,塔线体系大部分工况仅能承受正常无风工况下的塔腿变形的60%～80%,垂直于线路方向的双腿沉降工况抗变形能力下降得最严重,仅能承受正常工况的30%,同时,塔线体系导、地线的应力以及塔头的位移均会在动力响应达到峰值时超限,从而导致塔线结构失效。     

基于TMD的通信铁塔结构风振控制研究

5G通信时代的到来对通信铁塔结构可靠性提出了更高要求.为控制铁塔风致振动,以工程中某35 m高通信铁塔为研究对象,根据实际场地条件,基于线性滤波法生成风速时程,分别计算铁塔在规范风荷载和时程风荷载下的结构响应,并对比验证;最后引入TMD装置对铁塔进行风振控制设计与研究.结果表明,通过线性滤波法生成风速时程并计算通信铁塔...     

基于PUSHOVER的钢筋混凝土斜支撑框架结构分析计算

以三种常见的斜撑框架结构为研究对象,利用PKPM中EPSA模块分别对其进行静力弹塑性分析计算,并对该种结构体系在静力推覆作用下的反应性能进行分析.计算结果说明,斜撑的形式对整体结构的抗倒塌性能有较大的影响,不同斜撑形式的斜撑结构在静力推覆作用下的反应特性有较大不同.     

基坑抢险斜撑撑脚稳定性模型实验及数值分析

在既有基坑工程实践中经常采用钢管斜撑对变形达到预警值的基坑侧壁进行抢险支护,能够获得较好的加固效果。但其支护的承载能力往往受到斜撑撑脚地基土体的稳定性所控制。本文针对基坑抢险工程中最为常用的无基座斜撑撑脚稳定性问题开展了室内物理模型试验研究。并对不同埋置深度的斜撑撑脚地基进行了试验加载和数值分析研究,获得了荷载位移曲线和地基土变形特征,并据此讨论了斜撑撑脚地基承载机理及破坏模式。当撑脚埋置深度较浅时,撑脚地基土体容易发生被动土压力破坏;当撑脚埋置大于一定深度时,撑脚地基承载力才能得到有效发挥。研究结果建议在实际工程应用中要确保斜撑撑脚有2倍管径以上的埋置深度。     

滑坡灾害下500 kV铁塔安全性分析

输电线路铁塔基础周围发生滑坡时,将引起铁塔基础的变形,威胁到输电线路的安全运行.采用有限元法运用ANSYS软件建立了500 kV输电铁塔仿真模型,模拟滑坡灾害下输电铁塔基础的变形,分析了不同工况输电铁塔的应力变化.结果表明:90°大风A腿水平滑移工况为滑坡灾害下铁塔基础变形的控制工况;输电铁塔转角外侧和顺线路方向基础周围发生滑坡时对铁塔的安全性影响大;铁塔塔材首先发生屈服破坏的位置处于铁塔第一道横隔材与其斜材的连接处,其次为铁塔塔脚处.     

新型钢管脚手架外挂防护体系现场试验及承载力分析

为研究新型钢管脚手架外挂防护体系的破坏形式和极限承载力,为高层及超高层建筑施工钢管脚手架安全合理设计提供依据。依据风荷载作用计算公式,结合工程实例,对新型钢管脚手架外挂防护体系进行现场试验,并利用通用有限元软件ANSYS对单片外挂网进行数值分析。结果表明：有限元得到的极限承载力接近试验值,破坏形式与试验的相一致,相互之间得到了很好的验证;在风荷载作用下,新型钢管脚手架外挂防护体系能够承受的最大风荷载为3.25kN;外挂防护体系最薄弱的环节是卡座,变形最大的部位是外挂网斜撑交叉处。可见为了使两者更好的协同工作,在进行设计时,对卡座要进行着重考虑。     

带腋撑钢筋混凝土框架结构的力学性能

提出了一种新型的带腋撑钢筋混凝土框架结构,研究了该新型框架结构在竖向荷载和水平荷载下的力学性能.和常规的钢筋混凝土框架结构相比,该新型结构的设计控制截面的位置位于梁腋撑处、柱腋撑处以及框架柱底,框架梁端、框架柱端的弯矩、剪力大幅度减小.大尺寸新型框架结构的加载试验和非线性有限元分析结果表明:在荷载作用下,该新型结构的塑性铰首先出现在梁腋撑处,然后才在梁跨中出现,梁端、柱端及节点区受力性能良好,合理的设计可以保证结构具有良好的承载能力和变形能力.     

采动区转角塔塔线体系内力与变形变化规律

为了获得转角塔塔线体系受采动影响的内力和变形变化的关系,以采动区塔体的杆件应力、支座反力、塔顶综合位移、导-地线应力和挠度为研究对象,建立梁-桁混合分析模型。利用数值分析方法,探究采动过程中塔线体系内力和变形变化规律。结果表明：转角塔塔体先于导-地线失效,塔体破坏状态以受倾斜变形特征体现,塔体底部变化较上部严重,底部主斜材较主材对采动敏感,z方向支座反力较x、y方向变化明显,塔顶综合位移能更为直观地体现塔线体系受采动的影响。     

风力发电机组塔架的仿竹结构设计

针对风力发电机组塔架高耸结构稳定性问题,结合仿生结构设计理论,将竹子纤维束引入塔架结构,研究通过仿竹结构设计提高塔架稳定性的方法.以2 MW风力发电机组塔架为研究对象,采用层次分析法对竹子与塔架的相似度进行计算,验证生物选型的合理性.通过研究竹子纤维束特征与竹身稳定性的关系,设计出具有4根加劲肋的仿竹塔架.应用有限元数值分析方法对仿竹塔架和原型塔架的静态和动态效能进行分析,结果表明:仿竹塔架的塔顶位移和最大应力相较原型塔架分别降低了2.27%和13.48%,仿竹塔架前两阶固有频率相较原型塔架提升了1.31%和1.58%,仿竹塔架结构整体稳定性提升了1.4%.验证2 MW风力发电机组塔架仿竹设计的可行性可为后续塔架结构设计提供新的方法.     

风力发电结构有限元建模及其地震响应分析

为研究不同精细程度的风力发电结构有限元模型在不同分析目的下的适用性,基于2MW三桨叶水平轴风力发电机,采用有限元软件ANSYS建立七种不同精细程度的风力发电结构有限元模型,以风力发电结构地震响应分析为例,得到各模型的响应结果,分别从变形、内力、应力以及应力集中四个方面分析各个模型的计算结果.研究结果表明：在计算风力发电结构的变形时,由于上部机舱及叶片对其影响较小,采用低阶单元即可得到较好的模拟结果;在计算塔底截面剪力和截面弯矩时,考虑机舱及叶片的有限元模型得到的结果较为精确,单元选择时需采用高阶实体单元;不考虑叶片、轮毂以及机舱得到的塔筒截面应力离散性较大,采用壳单元可较好地模拟塔筒截面应力;叶片、机舱等上部结构对门洞局部产生的应力集中影响较大,在计算时建议应用塔筒采用壳单元、门洞局部采用实体单元的多尺度模型进行模拟.     

基于激光遥测方法的某在役风电塔现场实测分析

风力发电塔作为一类特殊的高柔结构,顶部支撑的风机在工作状态下对塔身产生动态激励,目前的风电塔振动实测通常采用接触式传感器.为发展风电塔现场非接触测试技术,本文对激光遥测方法进行阐述,利用加速度计和激光遥测设备对某1.5 MW风电塔进行环境脉动激励下的动力实测,对两种仪器的现场使用及测试结果进行对比,分析遥测方法的优势.利用得到的多组实测信号,分别采用峰值拾取法和随机子空间识别法进行分析处理,获得该风电塔的自振频率.     

索塔周日变形特性研究及其应用

根据南京长江第二大桥195.41m高的斜拉桥索塔柱的实测变形值,研究了温度、日照和风速等因素作用对塔柱变形的量值。利用GPS定位系统动态监测塔柱在风荷作用下的振动特性。对大桥钢箱梁的定位和安装起到一定的指导意义。     

基于光纤光栅的铁塔摆幅监测方法研究

针对大型短波架空天线幕铁塔的安全监测要求,提出了一种铁塔摆幅的监测方法。通过光纤光栅应变传感器测试铁塔三条斜拉索的应变,计算出铁塔塔顶的摆幅,当摆幅大于规定的安全值时报警。现场测试证明,该系统可以准确测试铁塔的摆幅,倾斜度误差约1/24 000,能够满足铁塔安全报警的要求,可以代替人工定期测试的方法。     

兆瓦级垂直轴风力发电机组仿生塔架性能分析

为避免兆瓦级风力发电机组风激共振破坏问题,采用流体控制方程建立了兆瓦级垂直轴风力发电机组仿生塔架流场模型,模仿棕榈树树干直径随高度变化的规律,分3段建立仿生塔架,对兆瓦级垂直轴风力发电机组塔架进行了流固耦合数值分析。结果表明,仿生塔架与同类项普通塔架相比,兆瓦级垂直轴风力发电机组仿生塔架变形虽然稍有增大,但能满足风机塔架的变形设计要求,其最大应力下降了3 MPa,1阶固有频率避开了共振的频率范围,材料用量减小了10%,减轻了塔架的质量。     

基于频率控制的多约束风电塔优化方法

提出了基于频率控制的多约束单管型风电塔优化方法.塔架简化成悬臂梁结构,其横截面参数作为设计变量,以最小化材料体积为目标函数,按照将塔架设计成刚-刚或刚-柔或柔-柔不同类型的要求设定塔架的固有频率约束,采用专业软件Bladed计算风荷载,按照风电塔规范考虑强度、稳定性和疲劳等约束,这使得优化结构更符合实际设计.考虑到采用Bladed荷载计算工作量很大,整个优化过程分为几个阶段,在每个阶段的开始,以前一个阶段的优化设计作为初始设计,并重新计算结构荷载,在该阶段内于固定荷载下用移动渐近线法(MMA)求解优化问题改进设计,所需的固有频率、强度及疲劳约束灵敏度采用解析法获得.对一现有塔架进行优化以说明方法的有效性.根据塔架固有频率和风机工作转速之间的关系,发展了高风电塔的分类.在此基础上,结合提出的优化方法,可以帮助设计者判定在指定高度和机型下哪种类型塔架更合适,为塔架概念设计提供有价值的参考.     

Design and construction of Sutong Bridge tower

Sutong Bridge tower which is 300.4 m is the highest one in the world. The tower anchor area uses the steelconcrete composite structure, its structure and the stress mechanism are complex, so it must be paid more attention to the structure durable issue. The 300 m height makes the tower quite sensitive to the environmental factors such as wind and temperature. The wind resistance safety of tower in construction stage is especially important. In this paper, the design of composite structure is introduced. The key technologies of tower geometry control and wind resistance in construction stage are analyzed.