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。     

桅杆结构风振疲劳及可靠性分析

运用Monte Carlo方法对桅杆结构的非线性风振响应进行了计算。应用雨流法统计了纤绳节点板焊缝在服役期间内的应力幅及对应的循环次数。基于Miner线性累积损伤准则,计算得到了结构的疲劳寿命。以桅杆结构纤绳节点板焊缝的极限疲劳循环次数作为随机变量,利用可靠度理论分析了焊缝在不同服役期的疲劳可靠度。     

基于频域的桅杆结构风振疲劳分析

本语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的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。     

杆身设置MTSD的桅杆结构风振疲劳控制

本文研究通过在格构式桅杆杆身上设置多个TSD控制装置,来减小桅杆风激振动,提高疲劳寿命。文中以一工程实例,建立了桅杆的空间动力分析模型,进行了有限元非线性时程动力分析,用雨流计数法统计了计算点的应力幅和循环次数,根据Miner线性累积损伤理论,用S-N曲线方法计算了桅杆疲劳寿命。通过设置控制装置前后桅杆疲劳寿命的对比,验证了设置振动控制装置来提高桅杆疲劳寿命是有效的。     

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。     

随机风振下桅杆结构的疲劳寿命控制

本文要讨论风的脉动随机荷载作用在桅杆结构的时域响应 ,并从时域响应的函数来研究整体结构中“热应力”处疲劳累积损伤效应的寿命估算。然后提出按结构状态变化而控制整体结构寿命的最优规划控制方程 ,通过该规划控制方程的应用 ,使桅杆结构的各控制点疲劳累积损伤能力得到最大的发挥。本文最后给出工程实例     

桅杆结构风振响应分析

本文根据一工程实例,建立了一个格构式桅杆的空间动力模型,利用Monte Carlo数值模拟对桅杆的非线性风振响应进行了计算。根据计算结果,对桅杆结构在风荷载作用下的响应特性进行了分析,并根据桅杆结构风振实测结果,对桅杆结构风振响应的非高斯性和宽带性进行了分析。     

桅杆结构风振疲劳分析

采用了两种方法对桅杆结构进行疲劳分析;时域法和频域法;通过算例运用断裂力学方法估算疲劳寿命,经过计算与分析,得出了一些有益的结论,希望能为进一步的研究提供参考。     

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。     

桅杆结构风振系数的计算方法

对桅杆结构风振系数的计算及其在风荷载作用下的动力特性进行分析，并与塔架结构作出比较，指出了现行规范中桅杆风振系数取法的不足之处。     

脉动风荷载作用下弦支穹顶结构的疲劳分析

大跨空间结构在风等交变荷载作用下,结构的应力循环交替变化,可能形成结构的疲劳损伤。通过对2008奥运羽毛球馆采用总寿命法进行疲劳分析,结合疲劳分析的基本理论,运用雨流计数法,统计出了应力循环历程,采用Miner线性累积损伤理论,得到了结构在荷载过后的疲劳损伤程度,找到了疲劳危险区域,得出了一些结论。     

超高层建筑的风荷载及风洞试验研究

风荷载是高层建筑的主要侧向荷载之一,鉴于越来越多的国外工程设计的要求,了解并掌握国际常用规范中风荷载的计算分析相关规定非常重要。结合超高层混合结构科威特中央银行总部大楼,对美国规范风荷载的相关规定及本工程的风洞试验进行介绍和研究,对类似工程的风荷载分析有一定的参考作用。     

用瞬态测压法研究高层建筑的等效设计风荷载

基于瞬态脉动测压方法 ,分析了典型断面高层建筑结构各层合力的相干特性 ,结果显示横风向脉动风荷载在漩涡脱落频率处存在和顺风向不同的显著相关性 ,相干函数值接近于 1。采用拟合方法提出了一个各层横风向脉动风荷载的相干函数公式 ,并给出了采用脉动测压技术分析高层建筑风振响应与等效荷载的简化方法。采用CAARC高层建筑标模做了风洞试验 ,将其结果与高频底座力天平方法的试验和规范方法的计算结果作了对比 ,结果较为满意。采用本文方法可以克服力天平方法要求结构的基阶模态必须线性且不能给出结构沿高度的荷载分布等缺点。最后结合一具体的工程实例 ,分析了深圳新万基国际大厦的风振响应和等效设计荷载     

风荷载下悬臂挑蓬的整体疲劳分析

针对风荷载下悬臂挑蓬产生整体疲劳的问题,采用基于总寿命法的疲劳寿命分析流程,由线性Miner累积损伤理论计算疲劳损伤指数D,进行了风荷载下疲劳参数的分析。研究发现,结构的各个杆件的疲劳损伤程度的变化规律和疲劳薄弱区位置较为相似;在分析中还发现R值变化会使杆件疲劳损伤值D在一定区域内出现极值现象。     

台风作用下网壳结构的风振响应分析

网壳结构的大空间曲面形状特点使得其在台风作用下的风振响应比较复杂,为了克服尺寸效应的影响,得到网壳结构表面风荷载分布规律,在计算流体力学(CFD)和FLUENT技术的基础上,利用常规湍流强度、田浦湍流强度以及石沅湍流强度的计算方法,对某组合网壳结构进行了台风作用下风场的数值模拟,通过分析其表面风荷载分布特性和不同风向攻角作用下组合网壳结构的表面风荷载,确定了组合网壳结构的风压分布规律、表面风压系数分布,最后得到网壳结构的风敏感部位,可以为工程前期抗风设计提供参考。     

对球形穹顶风载取值的探讨

通过对三个球形穹顶风洞试验结果与规范风载系数计算结果的比较,对完善规范风载系数计算公式提出了建议。     

吉林火车站屋盖结构风荷载特性的试验研究

通过对吉林火车站的刚性模型风洞试验研究,得到在有无周边建筑群干扰下屋盖表面的平均风压系数、脉动风压系数以及屋盖的升力系数分布特性,同时对屋盖局部体型系数及结构风振响应进行详细的对比分析研究。研究结果表明:火车站屋盖结构表面主要呈现负风压(风吸力),屋盖合力升力系数均为负值。主站楼在迎风区屋檐、悬挑区域及屋面凸起的天窗位置气流分离较大,风压变化明显,出现较大的负风压系数;由于站台雨篷四周开敞,气流流经站台雨篷时较为顺畅,气流分离较小,因而站台雨篷风压系数较小。周边的干扰建筑整体上对屋面全风向局部体型系数有一定的遮挡效应,但也不能忽略部分区域增大的情况;周边建筑群对站台雨篷角部、主站楼凸起的天窗及东西两侧悬挑屋面区域风振响应影响较大。     

特大型高炉炉顶系统风荷载试验研究

钢厂大型高炉炉顶结构体量大、外形特殊,在进行新旧炉顶结构置换时采用高位整体拆除、高空滑移与安装可有效缩短施工工期,经济效益明显。结合宝钢1号高炉大修,通过风洞模型测力试验,分别测量出其新旧高炉炉顶结构在模拟大气边界层紊流下的风荷载系数,考虑了炉顶结构在不同滑移位置的影响,根据试验结果以及国内外相关文献,分析讨论了其考虑动力影响的风振系数,分析了其风荷载,进而对其在滑移过程的风致抗倾覆稳定性进行了验算,分析表明,新旧高炉炉顶结构在10年重现期的风压下,抗倾覆稳定性满足要求。     

风荷载作用下高层建筑系统的模型分析

风荷载是随机变化的。考虑风荷载的随机性以及土-结构相互作用的计算方法对结构进行分析,与实际情况更接近。文中首先对风荷载的处理方法和土-结构体系的阻尼作分析,然后考虑脉动风的空间相关性应用谐波叠加法编制matlab程序模拟脉动风速时程。进而,分析刚性地基模型和土-结构模型的动力特性。以此为基础,对两种模型进行动力和静力分析。分析表明,地基土对结构整体的动力性能影响显著,土-结构模型的结构顶面最大水平位移比刚性地基模型的大,基底剪应力比刚性地基模型的小。     

大跨度桥梁随机风场的模拟

本文针对用于大跨度桥梁抖振时域分析的随机风场和Davenport相干函数的特点,对模拟多变量平稳随机过程的谐波合成法进行了改进.文中直接导出了互谱密度矩阵S(ω)的Cholesky分解的显式表达式;在不失精度的前提下,适当减少了部分余弦项;同时在模拟中运用了FFT技术,从而简化了计算过程,提高了计算速度.文章最后利用改进后的方法模拟了跨度为1000m的一座悬索桥的主梁随机风场,验证了方法的有效性.