桅杆结构动力特性分析及试验研究

通过对桅杆结构中纤绳及杆身的非线性分析,建立了桅杆结构空间自由振动方程,应用子空间迭代法可求得任意个低阶振型和频率。对不同风向及不同纤绳初拉力下桅杆结构的动力特性进行分析,与试验研究比较表明,理论计算结果与试验结果吻合良好。     

桅杆结构动力特性研究及试验验证

本文通过对桅杆结构中纤绳及杆身的非线性分析，建立了桅杆结构空间自由振动方程，应用子空间迭代法可求得任意个低阶振型和频率。对不同风向及不同纤绳初拉力下桅杆结构的动力特性进行分析，与试验研究比较表明，理论计算结果与试验结果吻合良好。     

桅杆结构风洞试验研究

本文介绍了国内首次桅杆结构风洞试验,记录了格构式和单筒式桅杆模型的自振特性和风振响应测试结果。试验结果表明：①桅杆结构的非线性程度随风速的增大而增强;②桅杆结构在风振计算中应考虑多阶振型的影响,随着风速的加大,高振型的贡献增加;③在顺风荷载作用下,桅杆结构可能出现横风共振和混沌现象。     

张拉式桅杆的非线性静力和动力特性研究

本文提出了 1种新型的桅杆结构体系。运用空间 3节点索单元和梁单元法对其进行了非线性静力分析。运用自空间迭代法 ,计算了这种新型桅杆的自振频率和振型。通过算例计算 ,说明这种形式的桅杆比普通桅杆具有很大的优越性     

桅杆结构风振系数简化计算

基于随机风振理论 ,考虑前 4阶振型影响 ,推导出桅杆结构风振系数简化计算公式。根据桅杆结构主要参数特点 ,给出相应计算表格。本文提出的方法和表格将为《高耸结构设计规范》的修订提供理论依据。     

某大厦楼顶桅杆天线涡激振动控制分析

某超高层大厦在无地震和强风时发生异常振动,大厦内人员振感强烈。初步判断是楼顶桅杆天线发生涡激共振,并引发主体结构高阶振型共振效应。计算桅杆天线顶部风速并与各阶振型的涡激振动临界风速对比,判断桅杆天线在特定风场条件下发生频率为2.11Hz的涡激共振,与现场实测结果基本吻合。建立大厦结构的有限元模型,计算桅杆天线涡激共振荷载并以正弦波荷载的形式输入到模型中,分析不同输入角度下主体结构的动力响应情况。结果表明,桅杆天线2.11Hz的涡激共振引发主体结构高阶振型共振响应;沿135°或315°输入正弦波荷载时动力响应最大;主体结构的动力响应沿楼层呈波动形态;峰值加速度响应满足中国规范限值,但大于日本风振舒适度规范H-90级别限值,导致了显著的振感。对桅杆天线设计了三个振动控制方案,输入不同频率的正弦波荷载,分析改造后的桅杆天线对正弦波荷载频率的敏感性。结果表明,所提出的三个方案均能有效减小主体结构和桅杆天线的动力响应,且提高了最不利正弦波荷载频率,降低了桅杆天线发生涡激共振的概率。     

斜拉型悬索结构形式与受力特性研究

将索桁架和斜拉结构进行组合,构造一种新型索结构体系,即斜拉型悬索结构。张拉背索对结构施加预应力,通过找力和找形得到了结构的初始预应力态,在此基础上进行了结构在满跨和半跨均布荷载作用下的静力、动力特性研究及参数分析,并对该新型索结构体系进行了风振响应计算。研究表明：结构静力荷载 位移关系呈非线性双折线,结构刚度的转折点对应于稳定索边段的退拉松弛;结构的低阶振型表现为桅杆的水平振动叠加屋盖的竖向振动,高阶振型中桅杆水平方向参与很少;增大背索截面面积可有效提高结构刚度和自振频率,稳定索、斜拉索面积对自振频率影响不大;背索预应力值对结构的静力特性影响是线性的,在所有索段具有拉应力时,预应力值对结构动力特性基本无影响,若索出现松弛则结构刚度急剧退化,自振频率陡降;桅杆高度增大,结构刚度下降,桅杆高度对结构的低阶振型和频率影响较大;矢跨比对屋盖竖向对称振动的第2振型有影响,而对反对称的第1振型基本无影响;斜拉型悬索结构的风振系数介于1~2之间。     

桅杆结构在地震作用下的非线性动力分析

本文利用虚功原理,基于修正的拉格朗日列式,得到桅杆结构增量形式的非线性有限元动力方程。在此基础上,以地震波为激励,计算了桅杆结构受地震作用的非线性位移、加速度动力响应,并对桅杆结构在纤绳初应力变化下的抗震性能进行了分析。     

桅杆结构非线性稳定与振动的杆索有限元分析法

本文基于修正的总体Lagrangian坐标描述法推导了空间索、杆单元的大位移刚度矩阵。基于虚功原理推导了索单元的一致质量矩阵。建立了桅杆结构的非线性静、动力增量平衡方程。采用Newton-Raphson迭代法和修正弧长迭代法求解桅杆在失稳前、后的整个变形路径。应用子空间迭代技术求解桅杆结构的任意个低阶振型和周期。根据Wilsons法的增量形式求解桅杆结构在任意动力荷载作用下的时程曲线。算例表明:本文导出的计算公式具有极高的精度。本文给出的方法适应性极强。     

烟囱桅杆的动力特性分析

用数值分析法,以烟囱桅杆结构的实际工程为研究对象,考虑纤绳与烟囱的共同作用、几何非线性效应及纤绳的初应力的影响,对桅杆结构动力特性进行研究。研究结果表明:纤绳与烟囱的振型表现出相对独立、互相协调,互相制约的特性;其自振频率和振型随振型阶次的增加呈规律性交替变化;纤绳的初应力是影响结构自振频率的主要因素,频率随纤绳初应力的增加而增加。     

桅杆结构风振响应及疲劳研究进展

桅杆结构是一种高柔结构,在风荷载作用下由于纤绳和杆身的相互作用,表现出较强的非线性特征,结构响应非常复杂。本文对桅杆结构特点进行了分析,介绍了关于桅杆结构风振响应的研究进展,以及在理论分析中时域、频域及其它的分析方法,总结了近期关于桅杆的风洞试验及现场实测工作。由于桅杆在随机风荷载下的疲劳破坏是一种主要失效形式,本文给出了考虑响应宽带性及非Gauss性的疲劳分析方法,并总结了在桅杆疲劳及可靠性研究方面的进展。最后对桅杆结构需要进一步研究的一些热点问题进行了讨论。     

Dynamic response of guyed masts

Natural frequencies of guyed masts were determined by modelling the mast as truss elements in one model and as beam-column elements in another model. Guys were modelled as cable elements in both cases. The natural frequencies from the two models agreed closely with each other. For the purpose of verification of the finite element modelling, two triangular steel latticed scale-modelled guyed masts were fabricated and tested on a shake table specially designed to test guyed masts. The experimental results were in good agreement with the results from the finite element analysis. The finite element modelling was then applied to six existing towers which are representative of the design practices in Canada. Based on the results of these analyses, the influence of ice accretion, guy initial tensions and torsion resistors on the dynamic characteristics of the guyed masts is discussed.     

基于频域的桅杆结构风振疲劳分析

本文基于随机振动理论对实测的桅杆结构风洞试验数据进行处理,分析了桅杆结构风振响应的频谱特性,并且从频域着手通过简单的数值运算求得足够精确的等效应力用于计算桅杆结构的风振疲劳寿命,避免了雨流点法极大的工作量。     

桅杆结构随机风振疲劳研究

桅杆结构随机风振疲劳是宽带随机疲劳过程。本文基于结构宽带随机疲劳理论 ,给出桅杆结构随机风振疲劳分析方法。结合桅杆模型风洞试验结果 ,得出桅杆结构宽带随机疲劳分析的谱宽参数ε和修正系数λ。最后 ,通过一个工程算例 ,进一步给出用等效应力法、等效窄带法及雨流法计算桅杆结构风振疲劳分析过程 ,并得出了一些有益于工程设计参考的结论     

桅杆结构的非线性分析

本文叙述了按空间受力状态,采用矩阵位移法对桅杆结构进行精确的非线性分析问题。文中给出的计算公式可适用于一般情况下平地与山地桅杆的静力、温度应力、支座沉降、自振特性和抗地震计算。本文的结构分析考虑了桅杆杆身的轴向变形,纠正了计算桅杆温度应力所沿用的不确切的分析方法。文中的理论分析得到了模型试验的验证。首都323米大气污染监测塔的结构计算,采用了本文的计算方法及其计算机通用程序。     

桅杆结构的动力稳定性分析

推导了弹性结构体系在任意动力荷载作用下的动力稳定性判别准则,用此准则对实际桅杆结构在随机风载下的动力稳定性进行分析,并在总结桅杆结构动力失稳的特性和规律的基础上,提出了简化的位移判别准则。     

基于ANSYS的桅杆结构找形方法

通过研究与思考,提出了两种适用于张拉索的找形方法,给出了这两种方法的原理与具体实施步骤,并分别以简单索结构和桅杆结构为计算实例进行了验证和比较,有效的解决了桅杆结构的找形问题。     

Nonlinear discrete analysis method for random vibration of guyed masts under wind load

Based on the idea of the discrete analysis method of random vibration, the paper studied the wind-induced response of guyed masts, the Gaussian close assumption is adopted to close the mean square equations when taking into account the nonlinearity of cables. The wind load is generated from spatially correlated filtered white noise. The discrete random vibration method can calculate accurate mean and mean square responses, the wind responses analysis for a numerical example demonstrate this point, and the results of discrete random vibration method is close to the results of experiment through wind-induced response analysis of a wind tunnel experiment model.