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。     

160m桁架式预应力钢管风电塔塔柱法兰节点抗疲劳性能研究

在低风速地区,风电机组大型化并提升轮毂高度是获取更高效、稳定风资源的有效手段,桁架式钢管风电塔是一种新型的组合式高风塔,利用钢绞线对塔柱施加预压力以提高塔柱节点抗疲劳性能。分析一2.5MW机组、轮毂高度为160m的桁架式预应力钢管风电塔塔柱法兰连接节点的抗疲劳性能,该节点法兰为锻造高颈法兰,根据有限元分析及疲劳荷载Markov矩阵,采用名义应力法计算法兰螺栓、热点应力法计算法兰颈部对接焊缝焊趾处损伤累计值。分析结果表明锻造高颈法兰高强螺栓及法兰颈部对接焊缝焊趾处应力变化均存在非线性特征;塔柱预压力可降低塔柱在疲劳循环荷载下的平均应力,抑制法兰板张开,提升节点抗疲劳性能。     

一起架构避雷针断裂故障原因分析

对一起330 kV设备区架构钢管式避雷针断裂倒塌故障进行详细分析,介绍了故障发生的过程及当时的气象条件。从避雷针的结构入手进行深入剖析。通过对作用于避雷针风荷载进行计算和与设计值进行比对,找到了故障发生的直接原因:处于风场迎风侧最上游的钢管避雷针,在湍流强度较低的流场中和适宜的风速条件下,发生了涡激共振,在涡激共振往复荷载的持续作用下,导致钢管避雷针整体倾倒。     

MR阻尼器性能试验及对拉索风振控制

对磁流变阻尼器进行试验研究,考查了其常规性能与疲劳性能,得到了阻尼力与电流、速度的关系曲线,给出了阻尼力随电流、速度变化的计算公式。以某斜拉桥拉索的减振控制为背景,模拟了脉动风荷载作用下拉索的动力响应,并对安装磁流变阻尼器后的减振效果进行分析。结果表明:磁流变阻尼器性能稳定,疲劳次数能达到百万次以上;采用磁流变阻尼器能明显减小拉索的振动,提高拉索的使用寿命。     

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。     

环形TLCD对结构风致扭转振动控制的参数研究

采用环形TLCD控制结构风致扭转振动,建立了环形TLCD在风荷载激励下的扭转运动力学模型,并推导了环形TLCD与单自由度结构耦联控制体系的运动方程。然后,在简谐风荷载激励下,分析耦联控制体系各相关参数对结构扭转振动控制效果的影响,研究在环形TLCD形状系数确定时对应不同质量比的环形TLCD最优阻尼比与结构阻尼比的拟合函数。最后,采用AR Davenport法模拟随机脉动风荷载,通过典型算例验证了环形TLCD在随机脉动风荷载作用下的扭转减振效果。结果表明:合理设计环形TLCD的相关参数可获得较好的结构扭转振动控制效果。     

H型板梁与格构式钢柱连接节点受力性能分析

由于常规框架结构不能满足脱硝工艺和现场施工条件要求,某电厂脱硝改造工程采用格构式钢架体系。方钢管格构式钢柱与H型大板梁连接节点成为关键设计难点。采用钢板将格构式钢柱内外侧连接组成筒状节点,在H型板梁腹板对应筒状节点位置设置加劲板,通过高强螺栓将加劲板与H型板梁腹板连接,同时在顶部和底部设置加强环以增强连接节点整体刚度。为评估该节点的受力性能,采用有限元软件ANSYS 11.0建立连接节点的数值模型,开展了最不利荷载工况下节点整体的受力性能分析。结果表明:连接钢板的应力水平在125 MPa以下,而加强环的应力在100 MPa左右,连接节点的刚度得到了显著增强,整体受力合理、传力明确,可满足承载力设计要求。     

简支T型梁桥动力分析与减振优化设计

应用ANSYS软件建立有限元模型,研究了移动荷载对简支T型梁桥动力响应的影响,计算分析了不同运行速度的移动荷载通过简支T型梁桥引起的动力响应。结果表明,随着运行速度的提高,位移响应也相应提高;随着梁联数的增加,自振频率相应增加。基于振动分析,对简支T型梁桥的减振方案进行优化设计。分析表明,通过改变截面减小位移响应的方法减振效果不太明显,而采用X型横向连接方式减振效果优于传统的横向连接减振方式。研究结果可为简支T型梁桥结构的减振设计和施工提供理论参考。     

带突出物高层建筑的减振方案对比

采用改进的自回归模型模拟了某带突出物高层建筑结构的脉动风荷载时程,针对其自身特点,提出了突出物玻璃幕墙开洞（方案A）、设置粘滞阻尼器（方案B）、玻璃幕墙开洞与设置粘滞阻尼器相结合（方案C）的3种减振方案。在10年和50年一遇2种风振作用下,对该工程进行了不同减振方案下的风振动力分析,最后依据分析结果对类似结构体系风振控制的分析与设计提出了建议。结果表明：方案B和方案C具有大量耗散风振输入能量、有效衰减结构动力响应和降低结构风振作用的能力,可减小主体结构顶点位移和加速度响应的最大幅度分别为34.6%、36.8%,提出的减振方案对于抑制结构风致振动、提高结构安全性和舒适性具有可行性和有效性。     

基于有限元分析的变电站构架柱顶避雷针法兰节点螺栓拉力计算

钢管避雷针法兰连接节点螺栓拉力的准确计算是节点安全的重要保证。应用有限元软件ABAQUS,针对750 kV变电站构架柱顶避雷针刚性法兰连接节点在纯弯矩作用下的性能进行了有限元数值模拟,根据节点螺栓拉力和法兰接触面压应力的分布,对影响节点法兰面中性轴、转动轴位置及其影响参数进行了分析,拟合出节点最大受拉螺栓拉力的近似计算公式。与现行相关规范计算公式的对比结果表明,公式具有更高的计算精度。     

武汉火车站玻璃幕墙减振装置模型疲劳试验研究

在分析武汉火车站内桥轨在列车行车激励下的振动规律基础上,提出进站口幕墙与桥轨采取嵌套式自润滑减振滑动支撑连接,采用1∶1减振装置模型在INSTRON疲劳试验机上进行疲劳试验。结果显示该减振装置完好,减振橡胶没有出现损坏现象,说明该装置具有良好的使用寿命,能够减少幕墙的振动响应。本结构设计新颖,维护、更换方便,具有很好的推广使用价值。     

反向平衡法兰热点应力幅实测及有限元分析

反向平衡法兰作为一种新型大直径钢管结构连接节点,近年来在风力发电塔结构中得到了大量应用。通过实测风力发电塔运行荷载和反向平衡法兰各焊缝处的热点应力幅,采用有限元方法对反向平衡法兰进行疲劳热点应力分析。研究表明:有限元分析结果与实测结果一致;法兰板与筒壁上焊缝是焊接疲劳分析的关键位置;实测热点应力幅小于极限疲劳强度,有限元计算疲劳设计热点应力均小于52.63 MPa,反向平衡法兰焊缝疲劳性能满足要求。     

苏州文博中心飘带结构TMD减振舒适度分析

苏州文博中心建筑造型新颖,连接两栋建筑的高低位飘带总长235m,结构体型复杂,空间跨度最大处为80m,在风荷载和人行荷载激励下,容易产生较大的振动引发舒适度问题。采用SAP2000软件对飘带结构建立三维有限元模型并进行舒适度分析;分别采用时域分析法和频域分析法计算飘带结构在不同行人密度、不同行人频率的人行荷载和全风向的风荷载作用下的振动响应,并对比分析有、无TMD减振器对加速度峰值的影响。计算分析结果表明,按提出的方法设置TMD减振器后,结构加速度显著减小,大部分工况下关键节点的减振率在20%以上,其加速度峰值满足人体舒适度要求。     

某大跨度挑台舒适度分析及振动控制

某景观挑台采用大跨度柔性悬挑钢结构,挑出长度约27m,在人行荷载及山区复杂风场下易发生结构竖向振动.人行荷载作用下的舒适度分析结果表明,结构竖向振动加速度大于规范限值,不满足舒适度要求;采取TMD减振措施后,结构的加速度响应得到了有效控制.根据数值风洞模拟得到的体型系数及Python编程模拟的风荷载时程,采用时域分析法进行风振分析,结果表明,结构振动加速度满足舒适度要求,风荷载单独作用下无需额外采取结构减振措施.人群荷载及风荷载共同作用时结构的竖向振动加速度稳定值小于0.5m/s2,但加速度峰值大于两种荷载分别作用时的加速度峰值之和,因此人行荷载及风荷载对结构的影响不能简单叠加,必要时应进行两种荷载共同作用下的振动分析及减振控制.     

某市体育中心大、小罩棚安装调谐质量阻尼器后 竖向减振效果研究

在实际环境中,风荷载对大、小罩棚舒适度的影响较大。为解决大、小罩棚舒适度的问题,在梁端设置调谐质量阻尼器(TMD)来减小风荷载的影响。为研究TMD对体育场大、小罩棚的减震效果,本文通过实际风荷载作用下对安装TMD前后的大、小罩棚进行竖向振动测试,评价大、小罩棚的减振效果。试验结果表明:TMD可有效降低大、小罩棚竖向振动,减小主体结构抖动情况。     

大跨越钢管塔内外法兰节点偏压承载力特性试验研究

传统刚性法兰仅在钢管外侧设置一圈连接螺栓,难以满足高度高、荷载大的大跨越钢管塔连接承载力要求。为此,提出一种新型内外双圈法兰节点,它克服了传统刚性法兰存在的不足。以某大跨越钢管塔为背景,设计了与内外法兰原型节点相对应的法兰缩尺模型,模拟实际偏压受力工况开展偏压荷载下内外法兰承载力特性的试验研究;测试分析主管及螺栓应变随荷载变化的情况,研究内外法兰截面的中和轴、旋转轴位置及内外螺栓内力分布规律。大偏压荷载作用下法兰板间发生张开,螺栓发生颈缩破坏,小偏压荷载下钢管发生局部失稳破坏。最后,提出偏压荷载作用下内外法兰设计时,计算连接螺栓拉力可以取旋转轴位置为距离管中心0.6R(R为主管半径)。     

MTMD减振技术在大跨度悬挑连廊设计中的应用

针对最大悬挑长度为35.2m大跨度悬挑连廊在人致激励下的舒适度问题，采用有限元分析软件SAP2000建立结构三维分析模型，计算多种人致激励工况下结构减振前后的加速度响应，对比了调谐质量阻尼器(TMD)和多重调谐质量阻尼器(MTMD)减振方案的减振效果。分析结果表明：连廊在人致激励作用下产生的最大加速度超过舒适度限值，利用TMD可有效减小结构振动，改善舒适度性能。但单频TMD控制频带较窄，只对特定振动频率的减振效果明显。为改善其鲁棒性，拓宽有效频带宽度，最终采用具有分布频率的MTMD减振方案，在保证经济性最优的前提下，对多种频率激励荷载均得到了显著的减振效果，使连廊满足舒适度要求。     

某大跨度登机桥人致振动减振研究

针对某钢结构登机桥的人致振动减振控制,采用结构减振控制理论,选取调频质量阻尼器(TMD)对结构进行人群荷载作用下的振动控制与舒适度设计。采用有限元分析软件MIDAS/Gen建立结构三维分析模型,对多种人群荷载工况输入下减振前后楼盖结构的动力响应进行时程分析;对大跨度楼盖动力特性与安装TMD前后的人群荷载下最大加速度响应进行现场振动测试,对减振前后结构的实测加速度响应进行对比分析。结果表明,采用TMD减振方案并根据实测结构动力特性调整其刚度可以使结构满足人群荷载作用下的舒适度要求,TMD起到了良好的减振效果。     

反向平衡法兰热点应力有限元分析

反向平衡法兰作为一种新型大直径钢管结构连接节点,近年来在高耸结构领域得以推广应用.通过有限元方法对反向平衡法兰进行了疲劳热点应力分析.确定了反向平衡法兰疲劳评估的关键位置以及合适的热点应力外推方法,详细比较了单元类型、网格划分精度对热点应力集中系数计算结果的影响,并提出推荐的有限元建模方式.最后分析了热点应力集中系数随不同几何参数的变化情况.     

法兰连接钢管混凝土柱-钢梁外加强环节点受力性能研究

钢管混凝土柱-钢梁混合结构是工程常用的结构形式.为了有效减小钢管混凝土结构在施工现场的焊接工作量,提高钢管混凝土柱-钢梁节点的安装效率,提出了一种基于法兰连接和外加强环的钢管混凝土柱-钢梁连接装配方法,其特点是采用高强螺栓、刚性法兰盘、外加强环板在同一位置实现了钢管混凝土柱-柱连接、钢管混凝土柱-钢梁连接.对采用该方法...