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.     

窄基角钢输电塔风振系数研究

窄基角钢塔是一种占地少的新塔型,因其高宽比大的高柔结构在风荷载作用下响应敏感,在窄基塔结构设计中,风振系数的取值对风荷载的计算非常重要,目前国内外规范难以获得窄基塔风振系数的取值。为此,文章针对中国东部电网某线路上4座典型的窄基角钢塔,建立其力学分析模型,采用有限元法和结构动力时程分析获得各窄基塔的风振系数,然后与随机振动理论以及设计规范所得结果进行比较分析。结果表明,依据该文采用时程分析方式获得的风振系数与随机振动理论分析结果吻合,然而目前规范中取自普通杆塔结构的风振系数取值不适用于窄基角钢塔。最后,利用动力时程分析获得的风振数据进行拟合,提出了窄基角钢塔风振系数的简化计算公式,为类似杆塔设计提供参考。     

角度风作用下输电塔塔腿子结构风荷载风洞试验

完成了不同风速下2个典型特高压直流（UHVDC）输电塔角钢及钢管塔腿模型的高频测力天平（HFFB）风洞试验,研究了塔腿在斜风作用下气动力系数、角度风系数以及风荷载分配系数的分布规律,并与各国规范计算值进行了对比分析。分别构造了角度风系数以及考虑横向升力影响的夹角α的非线性函数形式,并通过试验值拟合分析确定了相关的拟合参数。结果表明：阻力系数、合力系数以及角度风系数均呈M型分布。角钢塔腿气动力系数均大于对应风向角下钢管塔腿的气动力系数,而两者角度风系数总体比较接近。各国规范计算值整体上低估了塔腿的角度风系数。角钢塔腿中风荷载分配系数的计算应利用考虑横向升力的夹角α对角度风系数进行三角变换。提出的拟合公式可为工程设计提供参考。     

格构式钢管输电塔架的体型系数和雷诺数效应

采用天平测力风洞试验获得亚临界范围钢管塔架的体型系数,研究塔架体型系数随密实度的变化特征,基于规范数据拟合体型系数从亚临界到超临界条件下的雷诺数折算系数,基于试验结果开展塔架体型系数与规范值的对比. 试验结果表明,相同密实度下横担的体型系数大于塔身,其原因为横担杆件长细比以及杆件前后的等效间距比均较大;在亚临界条件下塔身体型系数试验值与JEC-TR-00007—2015、DL/T 5551—2018 和GB 50009—2012规范值接近,而横担体型系数大于各国规范值;亚临界和超临界条件下各国规范的钢管塔架体型系数随着密实度?的增加而降低,使用最小二乘法拟合获得雷诺数折算系数为0.63+0.72?;在超临界条件下,塔身的体型系数与DL/T 5551—2018、GB 50009—2012 规范结果接近,横担的体型系数与IEC 60826—2017和ASCE MOP 74—2020规范结果接近.     

钢管组合大跨越输电塔结构动力特性研究

利用有限元分析软件ANSYS建立了钢管组合大跨越输电塔SZK系列的杆梁混合分析模型,采用子空间迭代法得到了结构的前5阶模态,对比以实测所得的周期近似公式,经过修正得到了该类结构的不考虑导地线影响的更加精确的第一阶周期计算公式．文章进一步考虑导地线的影响,研究不同垂直档距下输电塔的动力特性,了解了结构动力特性的变化特点,并引进考虑导地线影响的周期放大系数,修正了第一阶周期计算公式．分析研究对输电塔的抗震、抗风设计有一定参考意义．     

台风风场与B类风场作用下输电塔风效应对比研究

在边界层风洞中开展了台风风场与B类风场条件下某角钢输电塔气弹模型试验,采用谐波合成法模拟了不同高度的风速时程,在时域内进行了输电塔结构风致响应计算,对比研究了两类风场条件下的风致响应与风振系数.研究结果表明:输电塔风致加速度响应随着来流风速的增大而明显增大,台风风场条件下加速度响应更为剧烈,比B类风场条件大约20%～30%;B类风场条件下风振系数为1.59,台风风场条件下达到1.85,总体增幅达到16%;数值模拟结果与风洞试验结果较为吻合.因此,台风多发地区的输电塔设计应考虑台风高湍流引起的动力风荷载增大效应.     

输电塔横担螺栓铝合金防松垫片的防松性能研究与改进设计

轴向拉压载荷以及横向剪切载荷是输电塔横担螺栓连接结构的主要受力形式.针对输电塔横担螺栓连接结构在风载作用下发生松动的现象,提出一种使用铝合金两面凹凸垫圈自锁双螺母的组合防松螺栓.对不同的防松螺栓垫圈进行风动激励研究,研究工况分别为使用不同形状垫圈和自锁双螺母的组合防松螺栓,分析不同组合防松螺栓的防松性能,提出组合载荷作...     

基于单位荷载法的钢管混凝土组合异形柱计算长度系数研究与验证

为解决钢管混凝土组合异形柱在进行构件稳定验算时计算长度系数不明确的问题,利用有限元软件Midas/Gen,采用单位荷载法在钢管混凝土组合异形柱框架-支撑结构整体模型下进行特征值屈曲分析,并通过欧拉公式反算得到钢管混凝土组合异形柱的计算长度系数．研究了网格划分、楼板、短梁对单肢柱计算长度系数分析结果的影响,结果表明各层异形柱沿其高度方向划分为10段、连接板宜沿其宽度方向划分为2段,同时去掉模型中的楼板、短梁可提高结果的安全度和软件分析速度．在上述分析结果基础上,建立了考虑组合异形柱网格划分、去掉模型中的楼板、短梁的整体结构模型,分析了不同异形柱平面位置、所在楼层、梁截面尺寸和楼层总数等因素影响下的单肢柱计算长度系数,结果表明：单肢柱计算长度系数随着所在楼层的上升呈现增大趋势,8～20层单肢柱计算长度系数随梁截面的增大而减小,大部分楼层的单肢柱计算长度系数随楼层总数减少而增大．根据所得数据,基于安全性和计算简便的考虑,给出了各层钢管混凝土组合异形柱中单肢柱计算长度系数建议值．基于计算长度系数的建议取值,分析得到整体模型中各单肢柱的应力比,并与直接分析设计法得到的应力比进行了对比,结果表明两...     

太阳能定日镜结构风载体型系数风洞试验研究

对定日镜模型进行了风洞试验研究,分析得到镜面板风压系数随风向角的变化规律;绘出了不利工况下的平均风压系数等值线图,清楚地显示出镜面板不利风载下的风压分布特征;进一步分析得到镜面板24个单体板块的平均净风压系数极值及分布,将分析得到的风载体型系数结果与建筑规范和相关文献所提供的结果进行对比.对比结果表明,所得结果可为定日镜结构的抗风设计提供参考依据.     

特高压输电塔气弹模型风洞试验研究

为进一步了解特高压输电塔风振响应的特点,以正在建设的淮南-上海1000kV特高压线路中的一基双回路直线塔为原型,采用离散刚度法制作了输电塔气弹模型,进行了输电塔在紊流场中不同风速、不同风攻角下的气弹模型风洞试验.试验结果表明:输电塔模型的响应随风速的增大而增大;位移响应受风攻角的影响比较明显,在15°风时位移响应最大;各试验工况下,输电塔模型横风向的振动比较显著,X向和Y向的加速度响应处于同一量级且数值比较接近;Y向的加速度响应在0°风时最大,X向的加速度响应在90°风时最大,但任何工况下,输电塔X向的加速度响应均大于Y向的加速度响应.     

MIRA模型组尾部造型风洞试验研究

汽车尾涡是整车气动阻力主要来源之一,而汽车尾涡直接受尾部造型的影响.因此,研究车身尾部造型对气动阻力的优化具有重要意义.以MIRA标准模型组为研究对象,通过风洞试验,运用表面压强测量技术和粒子图像测速(PIV)技术,得到MIRA模型组各模型的阻力系数以及车身纵对称面表面压强分布和尾部速度流场,并对此进行了定性、定量分析,获得了模型组中各模型阻力系数变化与车身尾部造型的关系.试验结果表明,在模型组中,斜背的阻力系数最小,阶梯背较大,直背最大,且这3种模型的尾部负压区、尾涡涡核距车身距离、尾涡扩散范围依次呈现增大趋势.     

高压输电塔线体系风致非线性振动气弹模型风洞试验

基于边界层风洞气弹模型试验的方法,对高压输电塔线耦联体系的风振响应进行了试验研究,首次在风洞中重现了输电塔线体系倒塔破坏现象.研究表明:在紊流风场中,高压输电塔线体系的风致振动呈现较强的非线性振动特征,随风速增加,非线性振动程度加剧,且输电塔结构振动呈现出混沌振动特征;由于输电线与绝缘子振动的影响,塔线体系中输电塔高阶模态的振动非常显著,且随风速增加,高阶模态的能量甚至强于低阶模态的能量;导地线与绝缘子对输电塔结构的影响随风速增加而增强.塔线体系的风振响应计算需考虑高阶模态的影响.结构设计时,需合理考虑大风时导地线与绝缘子的非线性振动对输电塔的影响.     

基于高频天平测力试验的输电塔风荷载空间分布估计

风荷载是输电塔的主要控制荷载,准确地了解风荷载在输电塔上的空间分布,对输电塔的抗风研究具有重要的工程意义。高频动态天平测力试验具有模型制作简单、试验方便等优点,被广泛用于高耸结构抗风研究中。本文利用高频动态测力天平基本原理,在脉动风荷载准定常假设的基础上,估计出输电塔脉动风荷载的空间分布。通过对建设中的ZVK塔的试验研究,验证本方法的有效性。计算结果表明,该方法能较好反应风荷载空间分布特性,是对高频天平测力实验局限性的一种可靠方便的扩展。     

柱面壳体表面风压分布特性风洞试验研究

基于刚性模型的风洞试验，在不同风攻角及场地条件下，对考虑不同长跨比的柱面壳体表面风压分布进行了同步测量-根据测量结果对壳体表面风压场特性进行了分析，包括风压系数、整体风力系数、脉动风压自功率谱及互功率谱、风压场本征正交分解特性、雷诺数对壳体表面风压分布的影响等．结果表明，此类曲面模型表面风压分布受雷诺数影响明显，且模型曲面特性使得风场本征正交分解的前几阶特征模态对整个风压分布的贡献增大．     

输电塔钢管构件涡激振动数值模拟

用数值模拟方法对钢管构件涡激振动现象进行研究,分别进行了静止圆管绕流数值模拟以及弹簧支撑单自由度圆管绕流数值模拟.结果表明:静止圆管计算工况雷诺数介于20 000~35 000之间,升力系数幅值以及阻力系数均值的平均值分别为1.427和1.273,与前人试验结果较为吻合;涡街形成的决定性因素是物体后部两个分离剪切层的相互作用;发生涡激振动时,顺风向响应要远小于横风向响应;基于单自由度模型进行动网格分析,给出了最大位移比公式以及线性插值关系式,将二维数值模拟应用于三维钢管构件的涡振疲劳分析.     

500kV全联合变电构架体型系数风洞试验及风振系数取值分析

以典型的500kV全联合变电构架为背景,通过风洞试验测试与有限元计算分析相结合,研究全联合变电构架的风荷载体型系数、风振系数的取值.分别制作了1/11的单根横梁模型和1/32的七跨全联合构架模型,测试了不同类型横梁的风荷载体型系数,并基于风洞试验得到的体型系数对全联合构架进行风振响应分析,计算了其风振系数取值.结果表明,A,B和C三类横梁体型系数测试值分别为2.23,2.35和2.18,比《建筑结构荷载规范》和《变电站建筑结构设计技术规程》取值分别大8%,14%和7%;阻尼比2%时,20m,26m和34m标高处横梁的风振系数分别为1.60,1.80和1.58,比《变电站建筑结构设计技术规程》的取值分别大7%,6%和5%,国内规范对此类结构的风荷载取值偏于不安全.     

风载对某传输塔影响的研究

首先通过MARC软件建立传输塔模型,并对其进行模态分析,求出结构的基本自振周期;然后,利用MARC软件求出传输塔在只承受自重和电缆载荷情况下的应力和位移,并找出危险点;最后,将传输塔分层,根据风载荷的计算机理和有限元理论,用MARC软件对传输塔在各级风载荷作用下的情况进行静力分析.根据应力、变形情况观察危险点,并将在各级风载作用下的结果与无风载荷时进行比较,得出结论.