变电构架钢管避雷针微风振动研究

基于对不同变电构架避雷针结构的有限元建模与模态分析,对比其前十阶振动频率、振型等动力特性.利用Ruscheweyh模型结合欧洲规范对典型带支座避雷针和联合构架避雷针进行微风振动计算分析,得到每阶起振临界风速与横风向最大位移,进一步分析构架避雷针横风向涡激共振的特点.该结果对避免构架避雷针在工作频率范围内发生涡激共振及估算其涡激共振下各阶横风向最大位移有实际意义;对于风致振动下构架避雷针的结构设计、日常维护和加固改造有一定的参考意义.     

变电站构架避雷针结构相贯节点承载力试验研究

以某500 kV变电站构架避雷针结构为例,开展原构架避雷针相贯节点的足尺静载试验,分析其承载能力及节点应变分布特点,在此基础上进行加固相贯节点的足尺静载试验,对比分析加固前、后构架避雷针相贯节点的承载性能。研究表明:原设计构架避雷针相贯节点抗弯能力较差而且构造不合理,在平面外弯矩作用下易产生沿焊缝的撕裂破坏。通过在避雷针与横梁相贯节点区增设加劲肋,节点区的应力集中现象得以有效缓解,加固相贯节点的承载能力和抗弯刚度均显著提高。     

基于CFD的750kV变电构架单钢管避雷针结构绕流分析

采用Fluent软件,对750kV变电构架单钢管避雷针结构进行了模拟风场下的绕流分析,获得了避雷针各节段在设计风速下的绕流特性、涡脱现象以及体型系数。分析结果表明:随着钢管直径的减小,避雷针绕流的涡脱现象增强,体型系数变大。设计风速下避雷针各节段体型系数数值模拟值与规范取值相差最小为4%。在750kV变电构架单钢管避雷针结构设计中,当钢管直径小于150mm时,为保证结构安全和正常使用,应对结构进行风振动力响应分析。     

750kV变电站构架柱顶避雷针及地线柱结构风洞试验研究

变电站构架柱顶避雷针及地线柱是对风荷载极为敏感的高耸结构,其风致振动破坏对变电站的安全运行影响很大。针对某750 kV变电站构架柱顶避雷针结构进行了气动弹性模型风洞试验,获得了模型结构的动力特性、高风速下顺风向风振响应和低风速下横风向风振响应以及结构的分段风振系数,经与现行相关设计规范的风振系数计算值、有限元时程分析数值对比,表明现行规范对这类结构的风振系数存在低估的风险。     

满月塔结构的设计、施工及动力特性分析

介绍了位于天津的满月塔的工程概况并提出了圆钢拉杆预应力的结构体系。用ANSYS建立了满月塔的三维有限元模型。通过静力分析设计了拉杆、梁以及柱构件。针对预应力的施加方法设计了新型的拉杆连接节点和梁贯通型梁柱节点。对满月塔进行了模态分析和地震响应分析,并通过与悬臂梁模型的对比分析了满月塔的动力特性。     

高层建筑结构抗风分析的Pushover方法

以某高层建筑结构为例,进行了强风作用下结构的弹塑性风振响应时程分析,在此基础上,进行了将静力弹塑性Pushover方法用于结构抗风设计的可行性研究。通过动力时程分析、规范静力分析及Pushover抗风分析结果的对比发现:在风荷载较小的情况下,高层建筑结构处于弹性状态,由规范给出的静力等效风荷载方法计算得到的结构风振响应可以满足实际工程的需要。在强风作用下,高层建筑结构的部分构件进入塑性变形状态,用所提出的Pushover抗风分析方法计算得到的结构位移响应与时程响应分析结果吻合,而规范静力分析方法的结果偏小。     

某高层顶部装饰性钢结构的设计、分析与施工

在24层高层顶部新增一较为复杂的装饰性钢结构,基于安全性考虑,对于预埋件的设计,风载和地震荷载下的结构安全性进行了理论及有限元分析。首先对结构进行风荷载下的静力分析,然后进行模态分析,模态分析采用子空间迭代法,地震响应分析采用瞬态分析方法,采用ANSYS的参数化语言施加地震波。结果表明,设计合理安全,符合规范要求。     

变电站构架避雷针风振响应分析

为明确变电站构架避雷针结构的风振响应特点以及风振系数取值,以一座单跨和三跨构架避雷针结构为例,在结构表面脉动风场模拟的基础上,进行了多风向和多场地类型的风振响应时程计算和风振系数分析。研究发现,构架避雷针结构的平面内外刚度相当,双向基频也基本一致,但由于平面外将承受较大的横梁荷载,故平面外风向是其最不利风向。尽管单跨和三跨结构的基频基本一致,但前者的共振效应较后者明显偏大,说明不能完全根据基频判断结构风振效应的大小,还应考虑各自模态的特点。根据结构设计原则和各响应的风振效应特点,应以弯矩而非传统的位移作为风振系数评价指标,由此所得结构风振系数在A类和B类场地均在2.0以上,已超过现行设计规程取值。研究结果为结构设计和规程修订提供了参考。     

某羊角型输电塔的风振响应分析

本文首先简述了应用线性滤波法中的自回归模型(AR模型)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。本文以某羊角形输电塔为原型进行了模拟计算分析,用有限元分析软件ANSYS建立了有限元模型,并用MATLAB生成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,结果显示结构的基本模态为平面振动,但是同时具有扭转模态和局部振动模态;对此输电塔结构进行了平均风作用下的静力分析,同时,基于ANSYS时程分析方法计算了结构在一般风荷载作用下的风振响应。结果表明,在考虑一般风荷载作用的情况下,输电塔在顶部出现最大的位移和加速度响应,而在底部出现最大的轴力响应,但由于本文输电塔结构杆件的变截面设计,最大的应力出现在约1/3高处的杆件上。相对于平均风的作用,结构响应在一般风荷载下呈现出明显的动力放大效应。     

变电站避雷针坠落原因分析

以某750 kV变电站避雷针坠落事件为分析对象,首先,按常规设计对结构进行复核;其次,建立ANSYS有限元整体模型,对架立在构架A字柱上的避雷针进行振型分析,并采用AR自回归技术模拟脉动风荷载,对避雷针进行风振响应时程分析;最后,对发生破坏的柱顶法兰建立ANSYS有限元实体模型并进行分析。分析表明,法兰螺栓设计裕度偏小、长期疲劳作用、螺栓锈蚀,是导致该构架避雷针在大风作用下发生坠落的主要原因。此外,还揭示了结构体系布置、节点构造等对避雷针的影响,供工程设计人员参考。     

F型特高压输电塔风振响应分析

F型输电塔在电网走廊较为紧张的地区有较为广泛的应用前景,目前关于F型输电塔风振响应方面的分析还较少。以某F型输电塔作为研究对象,采用有限元软件ANSYS研究了单塔与其塔-线体系的动力特性,并进行了风振动力响应分析。分析结果表明,考虑导线的影响会提高输电塔的刚度,同时对整体结构的扭转具有抑制作用;下横担扭转角相对塔顶角与上横担扭转角更大,在设计时需要更多地考虑下横担处的扭转,并做相应的结构加强处理。     

某工业设备钢结构平台振动问题的动力测试与分析

以某工业设备钢结构平台外激励下的振动问题为背景,对该平台振动设备开启状态与自然扰动状态下典型位置加速度、速度响应进行了动力测试,采用3D3S(V14.10)软件建立了整体与局部模型并进行了模态分析;然后,采用ABAQUS软件对考虑简化振动条件下的结构进行了谐响应分析,分析结果表明,激励频率并非共振显著频率;最后,进行了简化振动条件下的瞬态动力学分析,并对增加板厚与加大梁柱截面2种加固方式进行了减振效果对比分析,分析结果表明,对该类型钢结构平台,增加楼板刚度及结构刚度不能够显著降低振动水平,针对类似结构,应采取隔振措施来解决设备激励导致的结构振动问题。     

火炬系统塔架的风振响应分析及风振系数

采用有限元法对火炬系统的塔架进行了固有振动分析,得到结构基本周期;并与采用STADDPRO/CHINA计算软件、CEC FASTEEL SUITE计算软件、规范给定的计算公式算得塔架结构的基本周期对比.结果表明,三种计算软件分析的结果非常接近,而规范给定的计算公式结果不同.进而,分别采用AR模型和小波分析模型模拟脉动风荷载,对塔架进行风振响应分析,获得不同高度处各节点的位移及加速度响应,统计了风振系数取值,并与现行规范进行比较,为实现将塔架结构风振响应简化成静力分析提供一个初步的研究方法.     

连体结构在竖向地震作用下的振动分析

采用平面杆系模型并用静力凝聚法消除结构耦联的水平自由度和转角自由度,结合两个算例的竖向振动模态分析和时程响应分析,探讨了大底盘双塔楼连体结构在竖向地震作用下的振动特性,对比了大底盘双塔楼结构有无连体结构形式的计算结果,得出了这种结构形式在竖向地震作用下的一些特性和具有参考价值的结论。     

CFRP加固腐蚀T型管节点静力承载力试验

介绍了含腐蚀缺陷的T型管节点采用碳纤维增强复合材料(CFRP)维修加固方法。设计了两个相同的含腐蚀缺陷的T型管节点试件,其中一个试件采用6层CFRP进行加固。对两个对比试件进行了静力加载测试,测得了试件的失效过程。试验测试结果发现:采用CFRP加固后,含腐蚀缺陷的T节点试件失效前经历的变形明显降低,说明CFRP加固后试件的刚度增大,CFRP对钢管变形起到了一定的约束作用。根据试验中测得的荷载-位移曲线对比发现:经6层CFRP加固后,T节点的静力承载力可提高22.5%,达到未腐蚀T节点静力承载力的95%左右。研究结果表明:对包含腐蚀缺陷的T型管节点,采用CFRP加固方法可有效改善节点静力承载力。     

基于ANSYS的空间网架结构静力和动力分析

以某体育馆网架为研究对象,建立其参数化模型,利用有限元分析软件ANSYS对其进行整体结构静力分析、自由振动模态分析和随机振动分析,得到该网架的振动模态频率和振型,确定网架在地震波作用下关键节点的PSD响应,所得结果可对验证原设计和指导设计修改提供理论依据。     

导管架平台力学性能分析研究

平台结构在海洋中长期承受着风、冰、浪以及地震等多种环境因素的干扰,尤其是对于服役中后期的海洋平台,及时掌握平台结构的安全状况是十分必要的。本文以某导管架式固定平台为研究对象,基于大型有限元分析软件平台,建立了导管架平台的结构模型。在此基础上进行了静力分析、冰荷载影响下的瞬态分析、模态分析、波浪荷载下的结构响应分析以及地震响应分析,并分析了平台的自振特性及随机波浪影响下的结构位移响应,得到了平台在冰荷载、波浪力作用下的受力特点以及平台的模态振动规律。分析结果显示,该平台具有较好的抗冰、抗波浪力能力,但应避免平台的低频振动和较大强度的冲击载荷,而且平台桩腿和支撑杆始终是其较为薄弱的构件。     

秦皇岛体育场膜结构挑篷的抗风分析与设计

结合秦皇岛体育场膜结构挑篷的风洞试验研究,以挑篷上的典型膜面的风荷载特性和风荷载响应为研究对象,直接采用风洞试验测量所得到的风荷载数据,对膜面进行了详尽的静力风荷载响应分析和非线性风振响应分析;试验结果分析表明,挑篷前缘膜面的负压风荷载数值最大,是膜结构挑篷设计的控制荷载。非线性分析表明,通过设置抗风索可以有效提高膜结构的抗风性能;膜面的风振动力效应并不显著,可以近似采用阵风系数来考虑脉动风的瞬时增压作用。这些结果可为类似结构的抗风设计提供参考。     

异形单层钢网架结构设计

针对该工程顶部异形单层钢网架结构的设计,介绍了单层网架结构静力计算、动力响应以及节点连接构造形式。单层网架结构的连接节点处采用易于定位的加劲肋圆管,支管与圆管采用焊接连接的构造形式。利用SAP2000结构分析软件对整体结构进行静力计算和动力响应分析,计算中考虑各种工况的组合。分析表明:异性单层网架结构杆件的最大应力比、整体屈曲安全因子和整体竖向挠度均满足相应规范的要求。     

钢管结构K型相贯节点的静动态极限承载力

平面K型节点是钢管结构节点主要形式之一。对平面K型圆钢管搭接节点在静力荷载和冲击荷载作用下的弹塑性响应和极限承载力进行了非线性有限元分析。首次得到相贯节点的动力极限承载力,发现节点的动力极限承载力一般小于静力极限承载力。K型圆钢管搭接节点在静、动荷载作用下弹塑性力学特性有较大的区别,节点动力破坏主要发生在节点相贯处,规范计算公式给出的节点静力极限承载力是偏于保守的,所得计算结果和结论对实际工程有一定的应用价值。