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。     

基于MR阻尼器高耸钢塔结构风振半主动控制

针对上海即将兴建的某300m高耸钢塔结构，提出了一种基于LOG控制（线性二次型高斯最优控制）的跟踪控制策略，并通过基于Davenport谱的脉动风速模拟，对其在有无施加半主动跟踪控制下进行了风振时程响应的动力分析和比较．结果表明：这种风振半主动控制算法对其脉动风作用下的加速度响应具有极其优良的控制品质和控制效果，为高耸钢塔结构脉动风作用下的舒适度设计提供了一种独特的控制装置和方法，大大降低了此类构筑物风振控制设计的成本．     

基于形状记忆合金阻尼器的结构风振控制分析

为了控制风作用下建筑物的振动,将一种新型形状记忆合金(shape memory alloy,简称SMA)阻尼器安装在20层的电视塔结构模型上,建立了在该阻尼器作用下的框架结构动力学平衡方程及其求解方法,并运用Matlab对其进行了田浦台风风谱作用下的框架结构风振控制实验的数值模拟,先后得到了风速风载时程曲线图、控制前后的振动位移曲线图和速度时程曲线图.结果表明,在该种阻尼器的作用下,框架结构的抗风位移响应效果明显,结构的风致振动衰减速率有显著提高.     

单向张弦梁结构风振系数的研究

针对大跨网架屋盖风致振动问题,采用时程分析方法,在有限元建模的基础上,采用改进的线性回归滤波器法进行脉动风荷载模拟,应用所得的数据,对广州国际会展中心单向空问张弦梁屋盖结构的位移风振系数和内力风振系数进行了研究,得到了一些张弦梁结构位移风振系数和内力风振系数的变化规律.     

脉动风作用下塔架结构的风振响应分析

 简述了应用线性滤波法中的自回归模型(AR)模拟出给定风速功率谱的风速时程序列,并验证其与目标谱(Davenport谱)的一致性,再通过规范公式推导脉动风载与风速之间的关系,从而得到作用在各节点的脉动风荷载时程样本。以某42m高的通信塔架为原型进行了模拟计算分析,用有限元分析软件ANSYS建立其有限元模型,并用Matlab获取了塔架迎风面各节点上的风荷载时程信号作为动力输入。利用ANSYS对结构进行了模态分析,结果显示结构的前几阶振动均是平面振动,第3阶振动开始出现扭转模态和局部振动模态;同时,基于ANSYS时程分析方法计算了结构在脉动风载作用下的风振响应。结果表明,在仅考虑脉动风作用的情况下,本塔架结构顶部的水平位移低于规范规定的位移限值,但塔架截面变化拐点处的弦杆在风载作用过程中会产生较大应力,在塔架设计中予以注意。     

索膜结构考虑风与结构耦合作用的抖振响应

考虑风与膜结构的耦合作用,研究索膜结构在顺风向和垂直向风作用下的抖振响应规律及特性.采用时程分析法,在结构的运动微分方程中利用风与结构之间的相对速度来考虑风与膜结构的耦合作用,采用逐步积分法在每一时间步内求解方程,并用该方法得到索膜结构的抖振响应规律以及耦合作用对膜结构抖振的影响规律.研究表明:索膜结构的耦合作用抑制了结构的抖振响应,风与结构耦合作用的大小与结构的振动速度有关.     

空间网壳结构风振抑制的动态矩阵预测控制分析

将传统预测控制方法进行改进并应用于空间网壳结构风致振动控制,采用动态矩阵预测控制理论来定义衰减函数参考轨迹,以适应空间网壳结构的风振控制特点,建立了空间网壳结构风振预测控制系统模型,采用多种结构响应反馈机制,选用典型网壳模型进行风荷载作用下的预测控制计算和控制效果分析.通过改变空间结构模型参数,探计了空间网壳结构风振的动态矩阵预测控制的鲁棒性.     

大跨拱形结构等效静力风荷载

基于计算流体动力学(CFD)方法和有限元动力时程分析法,数值模拟脉动风特性,获取脉动风速时程,以此作为数值风洞模拟的入口边界条件.运用FLUENT软件对大跨拱形结构进行脉动风作用下结构的非稳态分析,得到作用于结构的时程风压荷载;运用ANSYS分析软件进行结构的风振响应计算,分析获得了基于结构风振响应时程的等效静力风荷载.提出多目标等效静力风荷载加权组合系数的定义,计算获得了大跨拱形结构的多目标等效静力风荷载,并验证了其计算精度.研究结果表明,在基于该方法所得等效静力风荷载作用下,结构静力响应计算结果与风振动力时程响应极值吻合.     

考虑流固耦合的变截面圆柱壳钢塔风振分析

为了明确变截面圆柱壳钢塔的风振响应规律,基于流固耦合理论建立有限元计算模型,采用自回归模型(autoregressive model, AR)法对不同重现期基本风压对应的脉动风速进行了模拟,成功利用数值风洞方法计算了变截面圆柱壳钢塔在脉动风作用下的动力响应,并通过现场风振监测对数值结果的可靠性进行了验证。结果表明：在脉动风作用下,位移响应幅值沿着高度方向逐渐增大,风速越大,结构的位移响应越大,其中50年与100年重现期风速作用下结构响应差别较小,总体上没有超过结构的位移限值。应力沿高度方向逐渐减小,且在变截面位置存在应力突变的现象。风速越大,应力越大,沿着高度方向应力的差别越来越小,其中50年与100年重现期风速作用下超过脱硫塔在工作温度下的材料许用应力值(113 MPa)。因此,对于该类钢塔的抗风性能评估,底部和变截面处以应力控制为主,顶部以位移控制为主。     

薄膜结构与风的流固耦合作用

作用在薄膜结构上的风荷载,除与气流本身的特性有关外,还与结构在风荷载作用下的位移、速度、加速度等有关.薄膜结构与风环境之间存在着较强的流固耦合作用,并且这种耦合作用往往对薄膜结构的振动起控制作用.将两者的耦合作用分为静力耦合作用和动力耦合作用,并主要针对静力耦合作用所涉及的几个因素运用解析公式的说明方法进行了初步分析总结,为进一步的风致动力响应研究和风洞试验研究奠定了理论基础.     

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     

钢桥塔与塔吊联合体系抖振响应试验研究

研究了自立状态钢桥塔与塔吊组成的联合体系的抖振性能及塔吊对钢桥塔抖振响应的影响.通过钢桥塔与塔吊共同作用的联合气弹模型风洞试验与自立状态桥塔气弹模型风洞试验,识别出了两种体系的模态参数并获得了不同风速及不同风偏角下两种体系的抖振响应,对风速与风偏角的影响规律进行了总结与比较,对比研究了联合体系中塔吊与桥塔在顺桥向、横桥向的振动响应差异.结果表明,钢桥塔与塔吊的风致抖振位移响应均值可以近似表示为风速的二次函数,位移响应均方差则表现出一定的波动性,塔吊会显著减小钢桥塔抖振位移响应的均值与均方差,钢桥塔与塔吊风致抖振响应存在明显的风偏角效应,塔吊的局部振动效应使得顺桥向塔吊位移相对桥塔位移存在明显的放大效应,而横桥向存在一定的缩小效应.     

大跨度斜拉桥钢塔施工阶段振动控制

以南京长江第三大桥为例，进行了斜拉桥钢塔施工阶段的动力特性测试和振动控制．通过环境振动、人力激振和调谐质量阻尼器（TMD）激振的方式测试了代表性施工状态时，钢塔和塔吊结构体系的模态振型、频率和阻尼，结果表明，施工阶段南京三桥钢塔无控阻尼值高于国外（日本）同等规模钢塔阻尼平均值．依据实测的结构动力特性设计了TMD和调谐液体阻尼器（TLD）参数并实现了现场参数调节．为评价制振效果，分别对TMD和TLD工作与非工作状态（无控）时的结构阻尼进行了测试分析，表明安装TMD和TLD提高了结构的阻尼，具有良好的制振效果且满足设计的要求．     

高耸结构振动控制模拟塔设计

介绍了高耸结构振动控制模拟塔的设计方案和模拟范围,利用塔的自振周期的可调性给出调节办法．确定了模拟地震波的施加办法及风荷载作用的模拟办法,阐述了对塔下基础、运动块（平台）和安全锁定系统的处理方法．     

高耸机场塔台结构地震反应的高振型影响分析

以顶部带有2层钢框架的北京机场控制塔台的振动台试验模型为计算对象，采用基于振型叠加的结构地震响应时程分析法，计算了该高耸塔台模型在地震作用下各个振型的时程反应．计算中采用了Rayleigh阻尼，由于结构是钢一钢筋混凝土结构，振型阻尼比不易确定，在本次计算中振型阻尼比取振动台试验测出的第1阶和第2阶振型阻尼比．结果表明高振型对塔台结构的最大位移的影响不大，但高阶振型对塔台结构地震剪力的影响却不容忽视．将计算结果与试验值进行了对比分析，验证了所得结论的正确性．     

风浪流耦合作用下跨海斜拉桥减振措施

为减小施工期间风浪流耦合作用下跨海大跨度桥梁的不利振动,提出了多种结构性减振措施,针对主跨720m三塔斜拉桥最不利施工状态,开展了波浪作用和风浪流耦合作用下桥梁动力响应分析,对比了不同减振措施的减振效果,分析了减振措施相关参数对其减振性能的影响规律。结果表明：针对可引发共振的规则波浪作用,采用“合龙前梁端连接临时钢索”的减振措施可以有效减小主梁端部竖向位移和塔梁交接处的塔柱横向弯矩,减振率分别为61.1%和30.2%;针对风浪流耦合作用,采用“钢箱梁横桥向倾斜设置临时钢索”的减振措施可以有效抑制主梁端部的竖向位移、横向位移和塔梁交接处箱梁横向弯矩,减振率分别为38.9%、15.1%和49.4%,且钢索设置较小的倾斜角度,减振效果更好。研究成果为风浪流耦合作用下跨海大跨度斜拉桥的减振措施设计提供了有益参考。     

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。     

基于相似理论的带钢热镀锌生产线冷却塔模型设计

 某钢厂带钢连续热镀锌线上的冷却塔高达60余米,结构复杂且其上设备繁多,其动特性对工艺段带钢抖动的贡献不可忽视。为了更好地研究冷却塔的动力学特性及其可能带来的对带钢抖动的影响,本文以相似理论中的π定理为基础,对冷却塔进行模型相似设计,并用LMS模态测试系统测试模型塔动态特性,结果发现,模型和原型的动力学特性基本相似,这为进一步在实验室建立抖动试验装置、更深入地研究热镀锌工艺段的带钢抖动问题提供了可靠的塔模型。     

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.