大型风力发电机塔架弹塑性地震分析

设计了钢管混凝土三肢柱塔架,建立了塔架的有限元模型,并利用SAP2000软件对钢管混凝土三肢柱塔架进行了弹塑性地震分析.通过分析可得:在罕遇地震作用下,钢管混凝土三肢柱塔架大部分的构件处于弹性阶段,仅在顶端和底端有少数构件进入塑性阶段.在地震测乍用的后期塔架顶部的位移达1.1 m,稍小于塔架高度的1/59(1.26 m).     

格构式钢管混凝土风力发电塔架的受力分析

通过对风力发电塔架的受力分析及钢管混凝土轴心受压的承载力计算,研究了格构式钢管混凝土结构用于风力发电塔架时,塔架钢管混凝土立柱的强度、刚度、稳定性,并给出了计算公式。算例结果表明,该种形式的塔架强度、刚度、稳定性均符合要求并偏于保守。该文的研究结果对格构式钢管混凝土组合结构塔架的总体设计有较强的参考价值。     

钢管混凝土T形短柱轴压力学性能试验研究

异形钢管混凝土柱应用于实际工程显示出良好的发展前景。本文在考虑肢厚、肢宽、管壁厚度和腹板宽度等参数的基础上,设计制作6个钢管混凝土T形短柱试件。通过轴心受压试验,考察试件的破坏形态,实测试件的荷载-平均纵向变形曲线和极限承载力,分析各参数对钢管混凝土T形短柱轴心受压力学性能的影响。参考国内外有关矩形钢管混凝土柱承载力的计算理论和计算方法,在分析试验数据的基础上,建立了钢管混凝土T形短柱轴心抗压极限承载力计算公式,公式可供实际工程设计参考。     

钢管混凝土异形柱及相关梁柱节点构造研究综述

为了解决钢管混凝土异形柱及相关梁柱节点构造创新不足的问题,以异形柱的发展改进历程为研究背景,指出钢管混凝土异形柱的优势所在.依据增强外钢管对内部混凝土的约束作用和增加柱肢单元内各钢板稳定性2种思想,将钢管混凝土异形柱分为带约束拉杆或加劲肋的钢管混凝土异形柱、多腔式钢管混凝土异形柱、缀材连接的钢管混凝土异形柱4种类型,对异形柱本身构造改进方面的研究进行综述;按传力构件与柱肢钢管的相对位置,将钢管混凝土异形柱的梁柱节点分为传力构件在钢管内部式和传力构件在钢管外部式2种类型,对相关梁柱节点构造创新方面的研究进行综述.同时,剖析了以上两方面研究现状的不足,指出今后钢管混凝土异型柱及其梁柱节点需要进一步深入研究的关键问题.     

WRC-T钢管混凝土短柱轴心受压力学性能

目的 了解WRC-T钢管混凝土柱的破坏形态、受力和变形性能,考察约束效应系数、长细比、肢长腹比等参数的影响,探讨极限承载力计算方法 .方法 设计制作20个WRC-T钢管混凝土短柱试件,通过轴心受压试验,实测试件的荷载-变形曲线和极限承载力,分析各参数对短柱轴心受压力学性能的影响,参考国内外相关规范条文,通过试验数据回归分析,提出WRC-T钢管混凝土短柱轴心抗压极限承载力的计算模型.结果 试件呈剪切型或局部凸曲型破坏,提高约束效应系数可以明显提高试件的极限承载力和后期承载能力.结论 WRC-T钢管混凝土短柱的两个组成部分能很好地协同工作,力学性能较好;极限承载力公式计算结果 与试验值符合较好;计算公式可供工程设计参考.     

钢管混凝土组合T形短柱轴压力学性能研究

在总结分析各种异形钢管混凝土柱工程应用的基础上,提出矩形钢管混凝土组合焊接T形柱(Weld-ing RectanguJar Composite T-shaped Concrete-Filled Steel Tubular Column,简称WRC-T钢管混凝土柱).考虑约束效应系数、长径比、肢长腹比等参数的影响,设计制作20个WRC-T钢管混凝土短柱试件,通过短柱的轴心受压试验,考察试件的破坏形态,实测试件的荷载-变形曲线和极限承载力,分析各参数对此类短柱轴压力学性能的影响.应用大型有限元软件ABAQUS6.5进行数值模拟分析,将数值模拟结果与试验结果进行比较,两者符合较好.研究表明,WRC-T钢管混凝土短柱的两个组成部分能很好地协同工作,力学性能好,便于施工;利用有限元软件ABAQUS6.5中的C3D8R单元进行实体建模可以较好地模拟WRC-T钢管混凝土短柱的力学性能.     

钢管混凝土组合柱刚度折减系数分析

本文在分析各种结构对格构式构件刚度折减处理方法的基础上,对钢管混凝土组合柱刚度折减系数的计算进行了补充和修正,同时导出了几种荷载情况的刚度折减系数公式.     

塔影效应对风力机尾迹影响的数值分析

选用NREL 5 MW风力机,采用FLUENT软件对塔筒式和桁架式两种塔架的风力机整机进行了非定常数值模拟。结果表明:桁架受到的升力和阻力都远小于塔筒,桁架式的结构更有利于自身安全;气流在通过桁架后的速度梯度和湍流强度都大于塔筒式风力机,而不同截面的速度都略小于塔筒式风力机。因此,桁架式风力机的布置间距要考虑略大于塔筒式风力机的布置间距。     

新型钢——混凝土梁柱组合节点力学性能研究

建立三维有限元模型,分别对钢筋混凝土梁柱节点和新型钢管混凝土柱-钢骨混凝土梁节点的力学性能进行研究。钢骨采用格构式构造,即采用角钢代替梁中纵向钢筋,用钢量不会增加很多,用薄钢板代替箍筋,角钢可以和混凝土很好的协同工作,节点不采用传统的加强环式连接,而是将其直接穿过柱拉通。结果表明,新型节点可很好传递梁端弯矩和剪力,初始刚度大,且延性好,有很长的屈服平台,屈服后承载力下降不多,抗震性能优越。破坏时柱钢管应力较小,没有出现屈服,柱内核心混凝土大部分处于受压状态,应力较小。节点域和柱变形极小,说明该种节点整体性很好,刚度大。破坏时塑性角外移,避免了节点域的脆性破坏,符合强节点,弱杆件的抗震设计原则。     

格构式塔架顺风向风振响应简化计算

基于格构式塔架顺风向一阶广义荷载谱解析模型,提出了格构式塔架顺风向风振响应简化计算公式,这些简化公式将求格构式塔架顺风向风振响应的复杂积分变为简便的代数运算.分别应用简化公式和随机振动理论的频域积分计算求得了三种典型格构式塔架顶部位移和加速度均方根响应值,将简化公式计算结果与积分计算结果相比较,相对误差都在5%以内.因此,本文提出的简化公式有较高的精度.     

圆钢管混凝土 K 型焊接管板节点受力性能试验

为研究格构式钢管混凝土风力发电机塔架K型焊接管板节点的受力性能,进行了4个圆钢管混凝土K型焊接管板节点的单调静力加载试验和1个空心圆钢管K型焊接管板节点的对比试验,探讨了该类节点的破坏模式、极限承载力以及节点区应力分布和发展规律,研究了各试验参数对节点受力性能的影响。试验结果表明：塔柱内混凝土的填充使得焊接管板节点的破坏模式由节点交汇处塔柱管壁塑性变形失效转变为节点板失效和腹杆失效;节点的极限承载力大幅增加,变形减小;节点几何参数和构造参数的变化对试件受力性能的影响较大;当节点板中部设置加劲肋时,节点的承载力提高,节点板平面外失稳得以避免;当节点极限承载力由腹杆屈曲或屈服承载力控制时,在一定范围内随着腹杆与塔柱管径比和壁厚比的增加,节点的承载力提高。     

Optimization design of prestressed concrete wind-turbine tower

Wind energy is a clean and renewable energy for which technology has developed rapidly in recent years. Wind turbines are commonly supported on tubular steel towers. As the turbine size is growing and the towers are rising in height, steel towers are required to be sufficiently strong and stiff, consequently leading to high construction costs. To tackle this problem, a new type of prestressed concrete tower was designed employing a novel tower concept having a regular octagon cross section with interior ribs on each side, which was optimized by comparing the natural frequency and stress difference under the same lateral load in different directions of the tower. The designed tower features a tapered profile that reduces the area subjected to wind; the tapered profile reduces the total weight, applied moment and the capital cost. An optimization method was developed employing ABAQUS software and a genetic algorithm. A target function was defined on the basis of the minimum cost of the concrete and prestressed tendon used, and constraints were applied by accounting for the stress, displacements and natural frequency of the tower. Employing the method, a 100 m prestressed concrete tower system for a 5 MW turbine was optimized and designed under wind and earthquake loads. The paper also reports a systematic design procedure incorporating the finite element method and the optimization method for the prestressed concrete wind-turbine towers.     

钢筋混凝土风力发电高塔数值分析

风能是一种清洁无污染的可再生资源,风力发电技术方兴未艾。目前,国内外已建的风力发电高塔主要采用钢锥筒塔形式,而关于钢筋混凝土塔体的研究与设计资料则较为缺乏。随着风机功率的提高,需要风力发电塔具有更大的塔身高度,而钢筋混凝土塔体无论在技术方面还是在经济指标方面都将表现出更大的优越性。本文以实际工程为背景,根据某钢筋混凝土风力发电高塔,采用有限元技术分析了该塔在塔顶静力荷载作用下的受力行为,比较了采用不同的有限元建模方式所得到的数值结果,分析了塔身开洞对钢筋混凝土塔体的受力行为的影响,验证了设计的合理性,为今后我国混凝土风力发电塔的设计与建造提供参考。     

格构式钢管混凝土风力发电机塔架的设计指标和参数研究

对格构式钢管混凝土风力发电机塔架进行了非线性有限元静力分析,揭示了其受力全过程、破坏模式及极限承载力,考查了塔架宽高比、腹杆形式、塔柱径厚比以及腹杆与塔柱刚度比对塔架极限承载力和破坏模式的影响规律.有限元分析结果表明：塔架宽高比λ、塔柱径厚比γ及腹杆与塔柱刚度比β对塔架极限承载力和破坏模式的影响较大,腹杆形式对塔架极限承载力和破坏模式影响很小.随着塔架宽高比λ的增加,塔柱径厚比γ的减小,腹杆与塔柱刚度比β的增加,塔架的极限承载力增加,塔架的破坏模式由腹杆屈曲失稳向腹杆屈曲与受拉塔柱屈服联合破坏转变.本文建议：在设计风力发电机塔架时,塔架宽高比λ宜控制在1/9;底层腹杆形式宜采用再分式,以上各层可采用其他形式;塔柱径厚比宜小于30,腹杆与塔柱刚度比β宜小于0.05,以避免塔柱先于腹杆发生破坏.本文分析结果可为工程设计提供依据.     

方钢管混凝土柱抗剪试验研究

对20个方钢管混凝土柱抗剪力学性能的进行试验研究,得出方钢管混凝土柱在剪力作用下的荷载一位移曲线,考察了其力学性能,研究受力破坏过程,并分析了一些参数如剪跨比、轴压比等对抗剪承载力的影响。试验结果表明,方钢管混凝土柱抗剪具有良好的承载能力和塑性性能。最后,推荐了工程设计实用的抗剪承载力计算公式。     

钢管膨胀混凝土力学性能及其膨胀模式的研究

配制出了强度性能和工作性能良好的膨胀混凝土,研究了该种钢管膨胀混凝土的力学性能,分析了钢管限制条件下核心混凝土的膨胀模式。研究结果表明,掺加适量膨胀剂的钢管膨胀混凝土具有较优良的力学性能,其极限承载力比普通钢管混凝土可提高8％左右。     

劲性梁-钢管砼柱不穿心节点轴压承载力的试验

节点是钢管混凝土柱结构的重要部位,相关的试验研究和理论研究严重滞后.本文对最不利形式的节点-钢梁不穿心(钢梁直接焊接在钢管壁上)节点轴压性能进行了试验研究,讨论试验的基本概况、破坏现象以及轴压承载力等问题.试验结果表明,我国规程中规定公式的计算值与本次试验所得的劲性梁-钢管混凝土柱不穿心节点的节点区轴压承载力试验值基本吻合.结论可为不穿心节点轴压承载力的计算、不穿心节点的设计提供参考依据. 更多还原     

风力发电机锥筒型塔架的模态分析

应用SAP2000有限元分析软件对某定型风力发电机组塔架建模并进行模态分析,研究了有无门洞两种塔架的固有频率及其与风轮转动频率的关系,通过对塔架固有频率影响因素的探讨,得到了一些基础性结论.分析表明：塔架的固有频率每两阶基本相等;门洞对塔架固有频率的影响很小;塔架一阶固有频率与机头质量基本呈线性关系递减;能否引起塔架与风轮激励的共振主要取决于塔架的低阶频率.研究成果可为风力发电机锥筒型塔架的设计提供参考.     

风力发电机组钢筋混凝土塔筒设计研究

目的通过对风荷载作用下的风力发电机组钢筋混凝土塔筒进行计算、分析和对比,研究用钢量和用混凝土量随着塔筒壁厚和塔筒外径变化的规律,解决塔筒优化设计问题.方法根据规范规定的环形截面计算方法,分别计算了塔底外径6 m、7 m、8 m、9 m、10 m、11 m,塔筒壁厚200 mm、300 mm、400 mm、500 mm、600 mm时所需钢筋用量和混凝土用量及其材料总造价.结果混凝土用量随着壁厚和外径的增加而呈线性增加,而钢筋用量和总造价随着壁厚和外径的增加呈非线性变化.结论在满足规范要求情况下,钢筋混凝土塔筒塔底外径11 m、壁厚200 mm时,材料总造价最低.     

海上风力发电机组塔架海波载荷的分析

由于海上风力发电机组的外界载荷条件比陆地上的风力发电机组更加复杂,因此在机组设计中要考虑到海上风机载荷条件.在研究海波性能和运动规律的基础上,给出了海水中的塔架载荷的计算公式;针对海上风力发电机组的结构特点,将研究的海波载荷计算方法用于风机的塔架载荷计算,以1.0 MW风力发电机组为例,对塔架所承受的海波载荷和风载荷进行了计算,经过对比分析可知,风载荷大于海波载荷并为同一数量级的载荷,因此,在设计中更应注意这两种载荷的耦合作用.