输电线路等效静力风荷载与调整系数计算方法

为了获得更合理的输电线路设计风荷载,以导线在自重和平均风荷载作用下的静力平衡构型和几何刚度作为计算的初始条件,将导线在脉动风荷载作用下的响应近似视为线性,考虑平均响应和背景响应分量的组合,提出多跨输电导线单目标和多目标等效静力风荷载的计算方法.以某500kV三跨耐张段为研究对象,分别以导线关键位置的顺风向位移和悬垂绝缘子串挂点顺风向反力为等效目标,讨论荷载-响应相关法(LRC)、阵风荷载包络线法(GLE)、多目标等效方法在导线等效静力风荷载计算中的适用性.计算导线的风荷载调整系数,并与我国规范取值进行对比.结果表明,GLE法可用于多跨输电线路的等效静力风荷载计算;规范对风荷载调整系数的取值不尽合理.     

垭口型微地形对输电线路风载荷影响的分析

风载荷是输电线路设计及运行中需要考虑的重要载荷,输电线路在跨越垭口微地形时风速得到显著提高,风载荷加大。采用ANSYS/FLOTRAN CFD软件对输电线路跨越垭口微地形的空气动力学过程进行数值计算,建立了以垭口微地形的地形参数为基础的数学模型,给出了风载荷的分布规律,并用数学公式拟合,确定了垭口微地形所引起的风载荷的修正系数。通过与现行荷载规范进行分析比较,说明了垭口微地形条件下风速的拟合公式具有更高的精确性,为输电线路的铁塔设计及安全性评价提供了可靠的理论依据。     

输电线路跳线风偏响应分析及手册计算方法修正

为降低输电线路跳线风偏带来的安全隐患,保证电力传输安全,需要准确估计其风偏动力响应。现有《电力工程高压送电线路设计手册》中的跳线风偏计算方法忽略了风荷载的脉动放大效应,以此设计的线路可能偏不安全。通过建立某高压输电线路有限元耦联模型,采用非线性有限元方法计算了直引、绕引跳线的风偏响应,并与手册计算方法进行了对比分析,指出了手册计算方法的不足。在此基础上,采用等效静力风荷载代替跳线水平风载,通过引入风荷载调整系数β_c来考虑风载的脉动放大效应,对手册计算方法进行了修正。研究结果表明:手册计算方法忽略了脉动风荷载放大效应,会严重低估跳线风偏响应,与有限元仿真结果对比最大误差约37%;修正方法计算得到的跳线风偏响应与有限元结果非常接近。本文提出的修正方法可用于精细化估算跳线风偏响应。     

跨中有支撑的等边单角钢压杆承载力试验研究

在输电铁塔工程中一些跨中有支撑的等边单角钢压杆被经常使用,国内《钢结构设计规范》以及《架空送电线路杆塔设计技术规定》提供了等边单角钢压杆的稳定承载力计算方法,但没有给出跨中有支撑的等边单角钢压杆的计算公式,常采用单角钢的计算公式进行计算,实际工程发现有些此类单角钢会出现过早破坏的案例.根据三种截面规格的六种长细比共计54根跨中有支撑的单角钢压杆的试验结果,得到了此类构件在不同长细比下的破坏模式以及极限承载力,结果表明:大长细比构件的失稳模式为绕平行轴失稳,极限承载力较《架空送电线路杆塔设计技术规定》(DL/T5154-2012)规范设计值低,偏于不安全;小长细比试件有时会发生局部失稳,极限承载力较《架空送电线路杆塔设计技术规定》(DL/T 5154-2012)规范值高,具有较高的安全裕度.     

动态可靠度计算中的荷载研究

动态可靠度需考虑荷载随时间的变化,而建筑结构荷载规范(GB50009-2001)中所给的荷载是基于设计基准期得到的固定值.通过计算不同目标基准期内的最大荷载随机变量的统计参数,从而得到不同目标基准期内的荷载标准值.为了利用荷载规范所给的荷载值,将该标准值与设计基准期所对应的标准值进行比较,就得到不同目标基准期内的荷载修正系数,再将荷载规范中的荷载乘以修正系数后,就能得到计算不同目标基准期的可靠度所对应的荷载,从而在动态可靠度的计算中考虑荷载随时间变化的影响.应用该方法,计算了各种荷载在不同目标基准期的荷载标准值修正系数.该方法解决了动态可靠度中的荷载变化问题.     

输电线风荷载风振系数的数值计算与规范比较

以工程实际线路为对象,基于准定常气动力假设,通过输电线路结构的流固耦合非线性有限元动力数值模拟,获得考虑气动阻尼的实际线路风振响应。着重分析了不同绝缘子类型导线的不同跨度、不同风速下的风荷载的风振系数。将之与国际典型规范的风振系数取值进行比较和分析。研究为我国高压输电线路抗风设计规范的合理修订提供一些客观的参考和借鉴。     

考虑土-结构相互作用的输电塔风振系数计算

研究运用ABAQUS软件分别建立I类场地土体条件下考虑土-结构相互作用(SSI)的整体有限元模型和基础固支的输电塔三维有限元模型,进行了输电塔结构动力特性分析,最后利用新旧荷载规范[1~2]分别计算考虑SSI和基础固支工况下输电塔的风振系数.结果表明:考虑SSI效应后输电塔自振周期增大,风振系数也有不同程度增大,新荷载规范计算得出的两种工况的风振系数均有非常显著地增大.研究认为,利用新荷载规范同时考虑SSI效应能更准确的计算结构风振系数.     

超高层建筑施工脚手架连墙件风载作用分析

目的研究风荷载对扣件式钢管脚手架连墙件的影响参数和计算方法,为超高层建筑施工脚手架连墙件合理设计提供参考.方法按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)的规定,结合工程实例,对超高层建筑施工脚手架风压标准值,风压随建筑物高度变化系数,风振系数等进行计算分析,选取合理的计算参数.结果得出实用、合理的风载作用体型系数计算中的挡风系数计算方法及实用的高度变化系数,给出风振系数的算法及单个连墙件水平风压标准值.结论超高层建筑施工脚手架连墙件合理设计的风振作用应根据施工情况具体分析,在依据《建筑施工扣件式脚手架安全技术规范》(JGJ130-2011)基础上增加风振系数.     

水平荷载控制的复杂体型高层建筑结构设计研究

为对水平荷载控制的复杂体型高层建筑结构设计展开研究,首先阐释了水平地震作用下高层框架-剪力墙结构体系的动力特性,分析了风载作用下结构的风振响应及风荷载标准值计算方法.以某大厦为研究对象,从结构选型与布置、荷载标准值、主附楼之间的连接构造、基础的埋深、持力层的选择等方面对其展开结构设计计算,对结构自振周期、结构自振振型以及地震荷载或风荷载作用下产生位移结果展开了分析.研究结果表明：所研究建筑在水平荷载控制下,结构布置合理,变形满足要求,设计计算结果准确.     

平底圆柱钢筒仓稳定设计方法比较

详细比较了我国新出版的<粮食钢板筒仓设计规范>和欧洲同类规范在储料荷载计算和稳定设计方面的异同,包括圆柱壳缺陷敏感性、内压和制造水平的影响.计算表明,对中心装料/卸料筒仓(H/D=1.5～3.0,D=5～40 m),按我国规范计算得到的仓底水平压力标准值均大于相应的欧洲规范,而轴向压力标准值只有欧洲规范的60%左右.与之不同,对同一荷载组合,按中国规范稳定计算公式设计的简仓,仓壁厚度同欧洲规范中质量制造等级为‘良好'的简仓符合较好,相差小于20%.按中国规范设计的筒仓总体上较为经济.典型大型筒仓严格的数值计算表明(H/D=1.5,D=30 m),经济性有时隐含着不安全性.     

复杂体型高层建筑表面风压分布及风荷载特性试验

以成都某复杂体型超高层建筑为研究对象,在大气边界层风洞中对其进行了单体建筑刚性模型测压试验,对模型表面风压的分布规律进行了讨论;利用随机振动理论在频域内计算了基础等效静力风荷载和结构顶部加速度响应,并将风荷载试验结果与中、日两国最新规范的计算结果进行对比分析。结果表明：复杂体型高层建筑表面风压的分布规律与常规截面高层建筑基本保持一致,但是受到建筑体型的影响,个别立面的风压分布会出现与中国规范规定值完全相反的结论;同时,在局部区域会出现比规范值偏大的结果,由风洞试验结果计算得到的顺风向基底剪力和弯矩均大于中、日两国规范的计算结果,且日本规范的计算结果要大于中国规范的计算结果。所得结论可为类似工程提供参考。     

中、美、澳荷载规范关于脉动风特征的规定，

结合中国、美国、澳大利亚三国规范中的相关规定,对脉动风湍流强度、湍流积分长度以及脉动风速功率谱进行了比较。对比分析表明：由中国规范推导出的湍流强度远远小于美国、澳大利亚规范的相关规定;中国规范选取的湍流积分长度不随高度变化,而美国、澳大利亚规范选取的湍流积分长度随高度的增加而增加,在相同高度处,中国规范所选取的湍流积分长度值介于美国、澳大利亚规范之间;在一般建筑物自振频率范围内,中国规范所采用的脉动风速功率谱谱值比美国、澳大利亚规范规定的谱值大。     

关于《水工混凝土结构设计规范》轴心受压和小偏压构件相关问题的探讨

在电力行业标准DL/T 5057-1996《水工混凝土结构设计规范》的修订过程中,发现中外混凝土结构设计规范受压构件承载力计算公式的安全度设置水平存在较大差距.结合水工混凝土结构设计规范修订工作的需要,从相当安全系数的角度,对国内外混凝土结构设计规范中的轴心受压和小偏心受压构件承载力计算公式的安全度设置水平进行了分析和比较,提出了水工混凝土结构设计规范轴心受压和小偏心受压构件承载力计算公式的改进建议,可供水工混凝土结构设计规范修订时参考.     

中澳欧风荷载规范的对比研究

首先,对中、澳、欧风荷载规范中影响平均风荷载和脉动风荷载的主要参数进行了对比研究。然后,基于随机振动理论,通过算例对不同风速谱和不同相干函数下的脉动风响应进行了计算分析。最后,按照中澳欧三种风荷载规范分别计算了柔性结构和刚性结构的荷载和响应,并进行了比较分析。     

大尺寸钢筋混凝土密肋薄腹梁抗剪性能试验

进行了4根大尺寸钢筋混凝土密肋薄腹梁在集中荷载作用下的抗剪性能试验,对其主要受力过程、开裂荷载、破坏特征及抗剪承载力进行了对比分析。结果表明：试验密肋薄腹梁的主要受力过程及破坏特征与普通有腹筋梁相似;有预制底板的试件开裂荷载和极限荷载比无预制底板的试件大,预制底板的存在还提高了试件的抗弯刚度和整体工作性能;通过分析4根试件抗剪承载力试验结果及破坏特征可知,受剪箍筋能否得到充分利用,在很大程度上取决于主斜裂缝的位置及倾角等因素;通过承载力的试验值与各主要规范计算值进行对比可知,由于各规范考虑因素及侧重程度不同,抗剪承载力计算值相差较大,中国规范和德国规范计算值与试验值比值最小,美国规范和英国规范比值最大。     

水工混凝土结构设计规范基本构件的相当安全系数的计算分析

以我国现行DL/T 5057-1996"水工混凝土结构设计规范"中的轴心受拉、受弯、受剪、受扭、轴心受压、大偏心受压、小偏心受压、板受冲切等8种典型的基本构件为例,从相当安全系数的角度,对DL/T 5057-1996规范承载能力极限状态的安全度设置水平进行了计算分析,结果表明,当作用效应比值较小时,采用分项系数设计表达式进行设计时较为经济;当作用效应比值较大时,采用系数设计表达式进行设计时更为合理,使得所设计的结构构件在安全可靠与经济合理之间,在不同设计条件下都能达到一种较佳的平衡.     

输电线顺线路方向风荷载及分配模式

采用风洞试验,结合有限元分析方法,研究输电线顺线路方向的风荷载和作用模式;研发弧形输电线风荷载的风洞试验测试装置;获得2种典型垂跨比输电线的顺线路方向比例系数;通过2个实例对比输电线顺线路方向风荷载的3种分配模式,给出输电线顺线路方向风荷载和分配模式的建议. 研究表明,各国规范中只有中国规范给出了顺线路方向风荷载的规定;垂跨比为4%和8%的输电线顺线向荷载比例系数均低于0.15,中国规范取值（0.25）偏保守;按投影高度和按规范中拉索体型系数的分配结果基本一致;按弧长分配会比按其他2种方法获得更大的竖向位移和水平位移,增大幅度约为12%;顺线路方向的比例系数建议取0.10（常规输电线）或0.12（大跨越输电线）;顺线路方向的风荷载建议采用按投影高度进行分配.     

Gumbel分布的基本风压计算与分析

统计了中国159个代表性城市在1951-2008年的历年最大风速值,采用Gumbel分布进行统计分析并对其参数进行估算.用矩法和耿贝尔法分别计算出重现期为10、50、100 a的基本风压值,并采用柯尔莫哥洛夫检验法进行检验,最后与规范取值进行对比分析.结果表明,当采用Gumbel分布对中国各地区的最大风速年极值进行统计时,耿贝尔法比矩法拟合效果好;重现期为10、50、100 a的基本风压值对比分析表明,《建筑结构荷载规范》(GB 50009)的基本风压值与采用近58 a的历年最大风速值计算的基本分压值相比存在较大差异,表明规范计算的采样数据少,取值已经不能真实反映中国的基本风压情况,建议进行相应修订.     

大型圆柱型储气结构风振系数分析

以某大型煤气柜为研究对象,根据其结构的动力特性特点分析讨论了其动力风荷载的确定,通过比较分析不同国家规范对动力风荷载的算法,获得了对于煤气柜考虑风振及动力风荷载的影响系数.从而确定了其结构设计时的风荷载.分析表明,各国规范对结构动力风荷载的规定有所不同,但计算结果区别并不大.     

动臂塔机非工作状态风载荷加载方式

目的研究非工作状态风载荷的不同加载方式对柔性附着动臂塔式起重机的影响．方法依据相关规范对风载荷定义的不同,采用不同的加载方式,对动臂塔式起重机进行静力分析,对结果进行比较;分析（（GB／T3811—2008起重机设计规范》中风压高度变化系数等因素对非工作状态风载荷的影响．结果计算出的吊臂非工作状态最大风栽荷比依据《GB／T13752—92塔式起重机设计规范》计算的非工作状态风载荷增大2倍多,应力增大了22．8％,位移增大了1倍多．结论《GB／T3811—2008起重机设计规范》定义下的非工作状态风载荷对塔式起重机强度、刚度和稳定性影响更大;风压高度变化系数是非工作状态风载荷的重要影响因素．