基于风洞试验的苏通大跨越输电塔风振系数研究

苏通大跨越输电塔的结构形式有别于普通的钢结构杆塔,其塔身下部结构采用钢管混凝土、上部结构采用钢管,质量突变大,主要受风荷载控制,并且塔高超出GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》的梯度风高度限制。为此,采用气动弹性模型和刚性模型的边界层风洞试验确定苏通大跨越输电塔的风致响应和气动力,基于试验数据计算不同风向角下的惯性力风振系数、位移风振系数和有效荷载风振系数,并进行对比。并通过有限元分析梯度风高度对惯性力风振系数的影响,同时将有限元分析得到的风振系数分布和加权值与DL/T 5154的风振系数规定作比较。结果表明：上述3种风振系数分布规律并不相同,由其分别确定的等效位移接近于试验值;考虑梯度风高度后,风振系数变小,分布形状影响小;苏通大跨越输电塔的惯性力风振系数加权值小于1.6,且风振系数由下到上不是单调增大。     

基于修正的广义风荷载谱的输电塔架风振系数计算方法

本文分析并指出了《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》(DL/T5154-2002)中关于计算输电塔风振系数条文中存在的问题,引进了基于输电塔气弹模型风洞试验数据得到的输电塔顺风向1阶广义风荷载谱模型,并对其进行了地貌和振型修正。详细推导了基于修正的输电塔1阶广义风荷载谱计算其风振系数的方法,采用该方法计算了某大跨越输电塔的风振系数,并且与基于准定常理论采用Daven-port谱和规范方法计算得到的风振系数进行比较,所得结论具有重要的参考价值,可以直接为输电线路工程设计提供借鉴。     

窄基塔风振系数分析

窄基塔作为风敏感结构,风荷载常常是其主控因素,而现有杆塔规范中无法获取窄基塔风振系数。为解决这一问题,本文以某一110kV直线型窄基角钢塔为工程背景,利用ANSYS建立有限元模型进行数值仿真计算,获得结构自振动力特性。在考虑节点风荷载空间相关性的基础上,利用Davenport谱对结构风荷载进行了准确模拟。结合动力时程计算方式对结构进行风振响应分析,计算得到窄基塔的风振系数,并与现行杆塔规范进行比较。研究表明,窄基塔风振系数随塔高增加而增大,在横担处出现突变。模拟得到窄基塔各段风振系数与规范值相差20%左右,塔腿及横担处相差更大。最后,基于动力时程计算结果提出了工程适用的窄基塔风振系数简化计算公式,为窄基塔的大范围使用提供便利。     

大跨度拱形结构等效静风荷载研究（英文）

根据计算流体动力学方法(CFD)以及有限元动力时程分析法数值模拟脉动风特性,获取脉动风速时程,并以此作为数值风洞模拟的入口边界条件.运用FLUENT对大跨度拱形结构进行脉动风作用下的结构非稳态分析,得到作用于结构的时程风压荷载.运用ANSYS进行结构的风振响应计算,分析得到基于结构风振响应时程的等效静风荷载.在此基础上提出多目标等效静风荷载加权组合系数的定义,计算获得大跨度拱形结构的多目标等效静风荷载,并验证其计算精度.研究表明,在文中方法所得等效静风荷载作用下,结构静力响应计算结果与风振动力时程响应极值吻合.     

南京长江大桥桥头堡大堡风振性能研究

为研究南京长江大桥桥头堡大堡的风振性能,并与桥头堡设计之初时的风荷载计算进行比较分析,采用SAP2000有限元软件建立有无填充墙影响的模型进行动力特性分析。采用线性滤波法的自回归法模拟脉动风速时程,并作用风压得到大堡风振性能。得到了不考虑填充墙和考虑填充墙两种情况下结构的自振频率、前三阶振型、时程计算得到的风振系数以及结构位移响应结果等,并分析得到考虑填充墙时时程法结果更接近大堡设计之初风载计算结果。     

大跨越输电铁塔位移风振系数时频域计算分析

大跨越输电塔是风敏感结构,位移风振系数对跨越塔选型优化具有重要意义。以典型500 kV大跨越输电塔为研究对象,分别在ANSYS中建立了单塔和塔线体系有限元模型,通过模态分析得到了跨越塔前3阶自振频率,按照随机振动理论计算了跨越塔整体位移风振系数,跨越塔位移风振系数与高度无关。通过非线性风振响应时程分析,得到了跨越塔典型风压分段代表节点的位移时程曲线,基于有限元计算结果计算了跨越塔各风压分段的位移风振系数及整塔加权值,位移风振系数时域计算值沿高度变化不大。跨越塔位移风振系数频域计算值为1.54,比按照塔线耦合模型在时域计算的位移风振系数整塔加权值低12.9%。     

考虑气动阻尼的窄基塔风振系数分布规律研究

为研究考虑流固耦合影响时窄基角钢塔风振系数分布规律,选取一直线塔为研究对象。通过引入气动阻尼以考虑流固耦合的影响,采用时程分析法、《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)中的方法和频域分析法计算0°和90°风向角的风振系数,对比采用不同方法时考虑与不考虑气动阻尼的结果以确定规律。经分析可得出结论：(1)气动阻尼对窄基塔风振系数的影响不可忽略,且随高度增加而更加显著;(2)呼高范围内输电塔风振系数沿高度近似线性变化,呼高以上部在横担和地线支架处发生突变,大于同高度塔身处的数值,《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)中的方法得出的结果不能反映该特点;(3)时程分析法和频域分析法求得0°和90°方向风振系数具有相似的分布规律,时程分析法的风振系数整体加权值小于频域分析法的结果,0°风向角的风振系数整体加权值大于90°风向角的结果。     

多回路输电塔风振系数研究

多回路输电塔由于质量与面积沿杆塔高度存在突变,按照规范公式求解风振系数将偏于危险。基于杆塔的集中质量模型,对输电塔风振系数的频域分析方法进行了探讨,推导了考虑背景响应的等效静力风荷载计算公式。通过比较阐明了多回路输电塔风振系数沿塔高的变化特点,分析了背景响应分量对风振系数的影响,并建议在进行多回路输电塔的抗风设计时,采用杆塔多阶振型的CQC组合计算等效风荷载。     

110kV弹弓型景观输电铁塔风振系数计算研究

对兼顾美观性及与环境协调性的110 kV弹弓型景观输电铁塔,利用SAP2000有限元软件在风荷载时程作用下进行了风振动力分析,推算出风振系数的理论计算值与规范计算值.结果表明,其风振系数总体呈现随着高度增加而增大的趋势,但在分叉后因质量和刚度突变减小而导致风振系数也突变减小;风振系数理论计算值(1.13～2.61)均大...     

格构式塔式起重机风致响应研究

为研究格构式塔式起重机在强风作用下的风致响应特征,建立1∶1结构有限元模型,结合谐波合成法模拟不同高度处的风速时程,并作为结点荷载作用于有限元结点上,计算得到塔式起重机不同结点处的风致加速度响应,基于加速度响应时程得到不同节段风振系数。研究结果表明,塔式起重机模态振型密集,属于风敏感结构;塔顶最大加速度响应发生在0°风向角,达4. 1m/s2;塔臂加速度响应发生在斜向风作用下,0°风向角最小;数值计算得到最大风振系数为2. 31,与规范值(2. 24)较吻合。     

某广电发射塔风振响应分析

本文针对作用在广电发射塔的风荷载特点,采用线性滤波法(AR法)编制了风场模拟程序,合成了符合Davenport谱的风速时程曲线,可应用于高耸结构的脉动风荷载模拟。以某带平台广电发射塔为例,采用SAP2000建立有限元模型并计算结构的风振响应,对比不同计算方法下风振系数分布特点,可知对于质量刚度突变的高耸结构,采用时程分析与频域分析的风振系数吻合度非常好,说明在此类工程中可以直接采用考虑多振型计算的频域法计算风振响应。     

大跨度铝合金网壳结构风振系数研究

空间网壳结构自重轻、跨度大,因而风荷载对结构常起到主要甚至控制作用.铝合金作为新兴的金属材料,其弹性模量和密度均大约为钢材的1/3,与钢网壳结构相比,铝合金网壳结构对于风荷载更为敏感.本文通过谐波叠加法分别得到网壳结构各个节点的具有Davenport谱和Panofsky谱功率特征的水平和竖向风速时程,并将风速时程转化为风压时程,按照荷载规范计算得到的风压系数,对铝合金网壳结构进行时程响应分析,得到结构各处的风振响应,并采用节点位移风振系数、支座反力风振系数及杆件内力风振系数来衡量结构的风振特性.此外,与相同跨度的钢网壳结构进行了风振系数的对比.     

大跨度单层网壳结构风振响应的流固协同分析

风振计算是结构设计中的一项重要内容,该方法在进行复杂结构风振计算时的准确性值得商榷.利用风洞试验进行风振响应分析存在成本高、周期长、试验复杂等缺点.研究了运用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamic,CFD)中的非稳态计算,获取建筑物表面风荷载时程,通过网格数据插值,将风荷载直接作用于有限元模型的相应节点进行动力时程分析,提出了适合此类结构使用的风振系数简化计算公式.采用该方法对某一大跨单层悬索式网壳结构的风振响应进行了计算.结果表明,流体动力学与固体有限元程序之间的协同分析,不但支持不同软件不同节点之间的匹配,而且可以考虑自然风的时空相关性以及结构高阶振型的影响,更加精确地反映结构实际的风振情况.     

悬索拉线塔(塔线耦合模型)脉动风分析

基于脉动风的动力特性,采用谐波合成法以Davenport风谱模拟了多条风荷载时程曲线。在时间域内对输电塔做了风振响应时程分析。通过大量的数值模拟和统计分析得到脉动风功率谱和相干函数曲线以及悬索塔四线三塔的耦合模型的风振系数。     

±1100 kV特高压直流输电线铁塔风致响应及风振系数研究

塔身高、横担超长及刚度不均匀是±1 100 k V特高压直流输电线铁塔的显著特征,与普通高压输电塔相比,其"头重脚轻"现象更为严重,风荷载的作用效应及风振响应更加复杂。通过运用Davenport风速功率谱模拟大气边界层的脉动风速,并考虑风荷载的空间相关特性,模拟分析B类场地43 m/s基本风速下该输电塔的风荷载时程;开展该铁塔风致响应的数值分析,研究其风振特点、顺风向风振系数计算方法及沿高度变化规律。基于风振响应分析可知:±1 100 k V特高压铁塔的风振系数沿高度并呈成线性分布,即在横担附近存在较大突变,与现有计算理论不相符;由于风振系数相关规范值忽略结构物外形、质量沿高度不均匀变化的影响,未能准确反映整塔风振系数沿高度的变化规律,且偏于不安全。     

高振型对合肥电视塔风振响应的影响分析

首先根据随机振动理论 ,按照M .Shinozuka方法仿真得到了作用在合肥电视塔上的1 9维互相关的人造脉动风压时程样本曲线。然后基于振型叠加法 ,计算了合肥电视塔在脉动风荷载作用下各个振型上的时程反应 ,分析了高振型对合肥电视塔风振响应的影响程度     

有肋间冷却塔风振系数研究

双曲薄壳冷却塔是典型的风敏感结构,风振系数在结构风振分析中有着非常重要的作用。荷载规范给出了冷却塔风振系数参考值,由于具体结构的风振系数由结构本身的特性决定,为了更精确得出本冷却塔的风振系数,本文用有限元软件计算冷却塔的自振频率、振型系数,用规范推荐的公式计算风振系数。     

自立式通信塔风振响应分析

风荷载分为平均风荷载和脉动风荷载,通信塔分为自立塔和拉线塔。文章立足于自立塔,以江西某通信塔为案例,采用功率谱密度分析法和风振系数法,对通信塔进行风振响应分析。将风振响应的计算值与实测值进行对比,结果表明:该通信塔在45°风向的迎风面最大,水平位移最大;其最大水平位移计算值和实测值均小于水平位移限值;风振系数法计算值的最大值偏于保守;功率谱密度分析法计算值的最大值吻合实际情况。     

世博轴索膜结构风振响应数值模拟

将风速时程作为数值风洞的入口边界条件,采用非稳态计算方法,获得了世博轴索膜结构的表面风压时程。将该风压时程的统计平均值与采用稳态计算得到的平均风压做比较,验证了前者的准确性。分析结果表明：利用数值风洞非稳态计算获得的阵风系数将比现行《建筑结构荷载规范》中的数据更能反映脉动风的空间分布特性;由于风速模拟和数值风洞分别考虑了风荷载时间和空间的相关性,动力时程分析又包含了结构高阶振型的影响,将非稳态计算得到的风荷载时程直接加载到有限元模型上进行动力时程分析,与采用风振系数的等效静力风荷载方法相比,能较好地反映结构的实际风振情况。     

某景观烟囱顺风向风振响应分析与风振系数确定

采用SAP2000软件建立了某景观烟囱的结构分析模型,输入风荷载时程进行风振响应分析。考虑了烟囱复杂外形和不规则质量分布,利用频域方法计算了烟囱第1阶振型的风振位移响应,并与时域方法的结果进行对比,二者吻合较好。分别采用阵风荷载因子法和惯性风荷载法计算了烟囱结构不同高度处的风振系数,并将基于该两种风振系数的等效静力风荷载分别作用在烟囱结构上,计算其顺风向位移响应并与精确值进行比较,结果表明其位移分布均符合真实响应。因此虽然上述两种方法得到的风振系数沿高度分布差别较大,但均能实现烟囱的风振位移等效,均是合理的。为工程应用方便,采用基于阵风荷载因子法的风振系数供结构设计使用。