考虑流固耦合作用的水力式升船机塔柱结构抗风分析研究

基于ADINA有限元分析软件,建立了一种考虑流固耦合作用的高耸升船机塔柱结构抗风分析方法,结合景洪水电站水力式升船机塔柱结构工程实例,分析了升船机塔柱结构的风致响应,求得升船机塔柱结构风载体型系数并对其影响因素进行研究。计算结果与规范进行对比,符合规范设计要求,计算结果显示:(1)数值风洞技术得到的升船机塔柱结构风载体型系数大于规范结果;(2)流固耦合作用对高耸塔柱结构影响显著;(3)浮筒和局部地形的影响在设计中应予以考虑。     

输电铁塔的风振响应对强度的影响

以某典型设计的铁塔为研究对象，从高耸结构的风载荷理论出发，使用ANSYS大型通用有限元分析软件，研究了输电铁塔的风振响应以及这些风振响应对铁塔强度的影响，得到了详细的计算结果，并验证了《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》中风振系数的选取。     

白鹤滩水电站升船机塔柱结构抗震性能分析

采用ABAQUS有限元软件建立了白鹤滩水电站升船机塔柱结构有限元模型,研究塔柱结构在地震荷载作用下的位移、加速度和应力响应。计算结果表明：在单独水平地震作用以及水平、竖向地震共同作用下,塔柱顶部的水平位移最大值分别为30.59 cm和31.84 cm,均小于水平位移限值,满足规范要求。为研究塔柱结构的P-Δ效应影响,对水平和竖向地震作用下的塔柱结构进行考虑非线性的动力时程分析。结果表明：考虑P-Δ效应后,结构的动力响应总体呈现放大效果,位移最大值、加速度最大值和应力最大值增幅在10%左右,说明P-Δ效应会在一定程度上削弱结构的抗震性能,因此在此类高耸结构的抗震性能研究中,P-Δ效应的影响不可忽略。     

三峡升船机塔柱结构变形及其机构适应性研究

三峡升船机作为世界上规模和技术难度最大的垂直升船机,也是我国第一座齿轮齿条爬升、长螺母-短螺杆安全机构、平衡重式垂直升船机,其塔柱结构变形与承船厢相关机构的适应性是三峡升船机能否正常可靠运行的关键问题。在三峡升船机的设计阶段,基于设计荷载及其组合开展了塔柱结构变形的计算分析,研究提出了重点部位最大可能变形预测值,并对这些重点部位的机构适应性进行了评估;在调试运行阶段,基于变形监测资料对塔柱结构的变形进行了反演分析,反演分析结果表明,设计阶段的变形预测值及其规律与实测值基本相符,重点部位的实际变形值小于按照极端情况提出的最大可能变形预测值,也小于相应机构的适应值,升船机运行状态良好。文中采用的塔柱结构荷载组合及变形预测方法,以及通过最大可能变形预测值评估机构适应性的方法是合适的,该方法也可用于200 m级同类型升船机的设计分析。     

三峡升船机塔柱结构变形及其机构适应性研究

三峡升船机作为世界上规模和技术难度最大的垂直升船机,也是我国第一座齿轮齿条爬升、长螺母-短螺杆安全机构、平衡重式垂直升船机,其塔柱结构变形与承船厢相关机构的适应性是三峡升船机能否正常可靠运行的关键问题。在三峡升船机的设计阶段,基于设计荷载及其组合开展了塔柱结构变形的计算分析,研究提出了重点部位最大可能变形预测值,并对这些重点部位的机构适应性进行了评估;在调试运行阶段,基于变形监测资料对塔柱结构的变形进行了反演分析,反演分析结果表明,设计阶段的变形预测值及其规律与实测值基本相符,重点部位的实际变形值小于按照极端情况提出的最大可能变形预测值,也小于相应机构的适应值,升船机运行状态良好。文中采用的塔柱结构荷载组合及变形预测方法,以及通过最大可能变形预测值评估机构适应性的方法是合适的,该方法也可用于200 m级同类型升船机的设计分析。     

三峡升船机塔柱外观检测方案及其综合评价

为保障三峡升船机塔柱结构安全和升船机的运行维护,需要对塔柱外观变形进行检测。塔柱外观检测受通航、天气和作业条件等诸多因素影响,检测质量和工期难以保障,对检测方案进行科学高效评价和比选非常必要。针对塔柱主要区段结构特点,提出了多种外观检测方案,并采用现场调查和专家投票相结合的方式对每种方案优劣进行综合评价。通过专家打分和现场计算为各指标赋值,运用熵值法对指标进行赋权,形成了主客观结合的综合评价体系。实践表明：通过该综合评价方法优选的方案检测工期比预算缩短18.5%,采集画面总合格率在99.6%以上,可为类似高耸建筑外观检测方案决策提供参考和借鉴。     

三峡升船机塔柱抗震设计

三峡升船机塔柱结构复杂,为保证船厢垂直升降正常、安全运行,对变形有严格要求;船厢结构、设备和厢内水体总重约15 500 t,由相同重量的平衡重完全平衡,船厢与塔柱的耦合作用是计算的难点。研究了动水质量、船厢纵横导向机构与塔柱之间的缝隙,导向机构的刚度和塔柱的结构特点,并对升船机结构自振特性进行了分析。最后,用时程分析方法计算了塔柱结构在生成人工地震波下的应力、变形情况。     

渡槽槽体结构风载体形系数的风洞试验研究

本文对于渡槽槽体结构模型进行了风洞实验研究，对于矩形渡槽槽体在均匀流场和具有18%湍流度的湍流场中各取三种不同的高宽比进行了风洞试验，测量了在槽内有水和无水两种情况下槽体各个部位的风压系数，从而计算得出了渡槽结构风载体型系数。从实验的初步的结果来看，渡槽结构风载体型系数同近年来我国编制的桥梁抗风设计指南中类似结构物的风载体型系数比较接近，但是同以往在渡槽抗风设计时所使用的参数有一定的差别。本文中得出的渡槽槽体结构的风压分布和风载体型系数，为渡槽结构的抗风设计提供了参考依据。     

三峡工程和向家坝水电站升船机船厢室结构 设计对比及质量控制难点分析

三峡工程和向家坝水电站升船机船厢室塔柱结构高度分别达到146 m和153 m，属于高耸结构，但又不同于一般的民用高层建筑，其设计标准与风荷载、温度荷载取值、抗震设计、船厢的埋件设计、测量及施工控制精度等都是无规范可循。因此，两个升船机在设计、施工过程克服了较多技术难题，也积累了丰富的建设经验。本文通过两个升船机的设计异同及质量控制措施分析，为将来同类型升船机建设提供有益的借鉴。     

水力式升船机塔柱结构耦联体系流固耦合地震动响应分析

为了探究水力式升船机塔柱结构耦联体系流固耦合地震动响应规律,基于ADINA有限元分析软件,建立了三维水力式升船机塔柱结构耦联体系概化模型,探究了竖井内水深、承船厢所处位置以及流固耦合作用等因素对塔柱结构耦联体系地震动响应的影响规律,提出了水力式升船机塔柱结构耦联体系流固耦合地震动响应分析方法,并结合景洪水电站工程实例,...     

带裙房建筑结构表面风压的数值模拟分析

针对目前《建筑结构荷载规范》无法给出体形复杂结构表面风压分布的缺点,基于计算流体力学与大气边界层理论,利用CFD数值模技术对带裙房的建筑结构表面风压分布进行了分析。研究结果表明,数值模拟得到的建筑结构迎风面体形系数与规范数据吻合较好;只有建筑物的迎风面处于正压区域,其余面均处于负压区。相关成果可为建筑物抗风设计提供可靠依据。     

隧道风塔废气扩散的数值模拟研究

通过采用三维数值仿真与风洞试验相结合的方法,对上海市打浦路隧道待建新风塔排出废气在不同大气环境条件及风塔结构尺寸下的扩散规律进行研究.首先,建立了风塔周围大气湍流与废气扩散的模型,利用相似原理,对风塔模型进行了风洞试验验证,表明风洞实验结果与数值仿真结果吻合较好.然后,根据上海市的气象条件和特点,确定相应的大气环境气象参数,并对不同大气条件下,该风塔在两种设计高度下废气(CO和NO2)的扩散进行了模拟研究,给出了污染物在不同工况下的扩散衰减情况.模拟结果可作为风塔选型的参考.     

电视塔的风致振动控制研究

风灾是电视塔面临的主要自然灾害之一,主动控制方法可以有效地减小电视塔的风致振动。 以一座空间钢管桁架电视塔为算例,首先基于ＡＮＳＹＳ软件分析了该电视塔的动力特性,然后利用谐波 合成法模拟了其随机风场,同时,还提出了一种形状记忆合金的主动控制方法,并编制了相应的线性二 次型经典最优控制算法（ＬＱＲ）,最后对比了采取控制措施前后电视塔的风致响应,结果表明形状记忆合 金控制方法可以有效地减少电视塔的风致振动。     

风载荷对单柱式海上风力机船舶碰撞影响研究

随着海上风能的开发与利用,船舶与海上风力机的碰撞风险正逐渐上升。为此采用非线性有限元软件LS-DYNA模拟速度为2m/s质量为5000 t的船舶与3 MN单柱式海上风力机碰撞过程,研究有、无风载荷及风载荷作用方向对风力机结构动力响应影响,对比分析了碰撞力、塔顶位移、塔顶加速度以及撞击处塔架等效塑性应变。其结果表明:风载荷对风力机船舶碰撞动力响应影响很大,碰撞力相对差异约为1%,塔顶位移相对差异约为10.9%,塔顶加速度相对差异约为17.5%,撞击处等效塑性应变相对差异约为3.05%;海上风力机船舶碰撞动力响应在不同风载荷作用方向上有着很大的差异,不同风载荷作用方向上最大与最小的碰撞力、塔顶位移、塔顶加速度以及撞击处等效塑性应变相对差异分别为28.5%、57%、62.5%以及9.5%;塔架纵向摆动随着风载荷的作用方向产生很大变化,最大值为0.505 m,最小值为0.0393 m。研究结果可为海上风力机抗碰撞防护性能研究及设计提供理论参考。     

景洪水电站升船机塔楼结构地震响应分析

以景洪水电站升船机塔楼结构为工程背景,采用大型有限元程序ANSYS为数值模拟工具,当浮筒里充满水时〔H1〕,计算分析得到塔楼结构的自振特性,在此基础上,通过振型反应谱法,分别计算了塔楼在水平和竖向地震作用下的动位移、动应力和加速度谱值。最后,用Tecplot软件显示ANSYS得到的动力与静力叠加结果等值线图,即塔楼结构在地震工况下的变形与应力,为结构抗震设计提供了重要的依据。     

近海风机基础-塔架结构体系振动监测与动力响应分析

我国东部近海区域目前建设的风电场基本均采用桩基结构,桩基一塔架结构体系是典型的细长高耸结构,在复杂海洋环境载荷作用下具有明显的动力性质、随机性质和非线性性质。本文结合江苏响水近海试验风机长期的桩基础一塔架结构体系振动监测数据,分析了结构体系振动与风、浪等环境荷载的相关性,结果表明：振动加速度与风速均方差存在明显的相关关系,塔架顶部的振动加速度随均方差的增大而增加;建立模型进行了动力有限元计算分析,计算结果较好反映了响水近海试验风机不同工况的动力响应。研究成果具有一定的工程应用价值,可为海上风机基础设计提供参考。     

风拖曳力系数和曼宁系数对风暴潮流模拟的影响

利用0205号威马逊台风期间实测风暴增水和风暴潮流数据,采用NCEP FNL和台风模型风场的融合风场作为驱动项,建立了覆盖东海的三维风暴潮流数值模型,研究风拖曳力系数和曼宁系数对风暴增水和风暴潮流的影响。计算结果表明:(1)风拖曳力系数取值应考虑随风速变化。表层风暴潮流受风拖曳力系数影响较大,中层和底层风暴潮流基本不受影响。(2)风暴潮流结构在一定程度上取决于曼宁系数;曼宁系数对中层和底层风暴潮流影响大于表层,曼宁系数越大,底摩擦阻力越大,风暴潮流垂向分层越明显。(3)风暴增水和风暴潮流对曼宁系数的响应不同,建立模型时,应同时率定风暴增水和风暴潮流。     

三峡升船机塔柱结构施工期仿真计算分析

通过三维有限元仿真计算,模拟施工浇筑全过程,分析三峡升船机塔柱结构在施工期的几个关键技术问题,包括:施工进度安排的影响,风荷载的影响,预应力套管的埋设位置,徐变的影响。通过研究得出:10月份开始浇筑筒体混凝土相比4月份开始浇筑,塔柱结构最大拉应力及变形都有所减小,这2种浇筑情况最大竖直向位移均出现在高温季节浇筑的混凝土中;在宽槽回填高程与内侧墙浇筑高程存在较大高差时,以及塔体顶部封顶前,风荷载对塔体结构有较明显作用;齿条及螺母柱的竖直向位移与预应力套管的埋设位置直接相关,并且受上部混凝土浇筑自重影响,随年气温的变化呈现周期性变化;徐变对齿条和螺母柱的影响较小,均在安装精度要求的范围内。研究成果可为三峡升船机塔柱施工方案及施工精度控制提供参考。     

基于测风塔相互验证降低风电场发电量评估偏差

在复杂地形条件下的风电场年上网电量计算中,尚无有效方法来评估风资源分析软件引起的误差。为此,以宁夏吴忠某复杂地形的风电场年上网电量估算为例,采用测风塔相互验证加权平均误差数值模拟方法对软件计算误差进行分析。经过风电场实际运行数据与设计数据对比,设计的风电场年上网量偏差仅为1.68%,评估效果理想,验证了采用该分析方法降低复杂风电场年发电量计算偏差的可行性,为其它复杂地形风电场的年发电量准确计算提供了理论支持。