风雨荷载下输电塔体系的动力响应分析

通过数值模拟输电塔体系,利用谐波叠加法和Kaimal谱,完成了脉动风速时程的模拟和雨荷载模拟,最后利用ansys在时域内分析输电塔风雨荷载作用下的动力响应规律。分析表明：脉动风和降雨对输电塔体系位移响应都有明显影响,且脉动雨工况较平均雨工况下对位移响应量更加明显。     

陡峻山区输电塔风振响应分析

为有效解决陡峻山区立塔困难的问题,提出采用塔腿含过渡段的输电塔结构形式以解决塔腿高差过大的问题。通过自立式铁塔内力分析软件TTA和有限元分析软件ANSYS对一塔腿含过渡段的220 kV输电塔动力特性和风振系数进行计算,分析了塔腿含过渡段输电塔振型和风振响应的特点。结果表明:增加过渡段后,输电塔第1、2阶振型方向和平腿模型相反,风振系数与平腿模型相比变化不大,设计时应加强横隔面等构件,以增加输电塔竖向及整体刚度。     

新旧荷载规范中输电塔结构风荷载的计算和对比

新国标GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》中对风荷载计算部分做了较大修改,调整了风压高度变化系数和风振系数的计算,对输电塔设计影响较大。通过实例计算和对比分析,发现新规范较大幅度地提高了输电塔结构设计时风荷载的取值。     

中欧输电塔设计技术体系风荷载对比研究

本文对比了中国与欧洲输电塔设计技术体系风荷载的相关规定,通过研究可知:基本风速的相关规定较为一致,平均风剖面采用不同的形式,地貌类别规定存在差异,风压高度变化系数差别不大,体型系数差别较大。基于输电塔实例设计表明:欧洲规范的线条风荷载和塔身风荷载均大于依据中国规范计算的结果。     

输电塔平均风荷载数值模拟研究

对几个典型的输电塔试验模型所受的平均风荷载进行了CFD数值模拟,并将数值模拟结果与风洞试验结果进行对比,结果表明,基于Fluent的标准k—ε湍流模型对于格构塔式结构可以获得较好的数值模拟结果,利用CFD方法可以较好地模拟输电塔结构的平均风荷载。     

大跨越输电塔风荷载计算的探讨

利用ANSYS建立大跨越输电塔结构的有限元模型,进行模态分析得到结构的自振周期及振型,由此计算出铁塔各段风振系数,从而计算结构的风荷载,为输电塔风荷载计算提供一些参考依据。     

风荷载作用下输电塔极限承载力和失效模式计算模型

针对现有输电塔极限承载力和失效模式研究未考虑计算模型影响的问题,剖析了空间桁架、空间刚架和空间梁桁组合3种常用计算模型的力学基础和模拟方法;以110 kV鼓形直线输电铁塔为例,对比研究了0°,45°,60°,90°四种风向工况下3种计算模型的弹性响应,同时对比分析了最不利工况下各计算模型极限承载力和失效模式的计算结果,揭示了不同计算模型对结构极限承载力和失效模式的影响规律。结果表明:空间刚架和空间梁桁组合模型较桁架模型能给出偏安全的弹性响应结果;该类输电塔最不利风荷载工况下的极限活荷载乘子约为2.00,空间梁桁组合模型能反映铁塔结构的延性破坏性质,给出偏安全的极限承载力计算结果;该类输电塔高承载构件主要集中在塔腿主材,空间刚架和空间梁桁组合模型都能较准确识别出高承载构件;建议采用空间梁桁组合模型进行输电塔极限承载力和失效模式的分析。     

输电塔线体系风雨荷载计算理论及耦合失效评估研究进展

我国沿海地区台风登陆频繁,现有台风致输电线路失效案例中,大部分原因归结于强风的影响,而涉及雨荷载影响的研究不足。为此,系统总结了国内外研究团队在风雨耦合效应领域的研究进展,包括根据风速和降雨实测数据,提出了不同时间分辨率的降雨强度转换模型,进而建立了风速-降雨强度联合概率分布模型,揭示了风速和降雨强度的耦联关系;基于拉格朗日粒子运动方程,揭示了单雨滴运动状态演变机制,提出了风雨速度比概念,明晰了雨滴水平速度大于相应位置处风速的发生机理;从雨荷载的作用机理出发,总结了两类雨荷载作用模型,即碰撞力模型和气动力模型,并详细介绍了计算方法及风洞试验验证;建立了风雨耦合作用下输电线路易损性及失效概率计算方法。现有研究表明：工程结构的倒塌破坏往往发生在几分钟甚至几十秒内,在计算风雨耦合效应时,应考虑短时距的瞬时降雨强度;考虑风雨耦合多灾害作用时,工程结构的失效概率显著高于风荷载单独作用情况;不同地区具有显著的气候差别,应根据当地的实测气象资料建立风雨联合概率分布模型加以分析。     

风荷载作用下输电塔结构体系可靠度分析

用荷载增量法结合有限元分析技术,通过枚举列出输电塔体系的主要失效路径,提出了蒙特卡洛概率方法,并通过Matlab软件计算出各输电塔体系的失效概率,最后以一大型输电塔进行了可靠度计算。     

粘弹性阻尼器控制下大跨越输电塔风振响应分析

通过研究王家滩直流大跨越输电铁塔在粘弹性阻尼器控制下的动力特性及风振响应 ,表明输电塔在粘弹性阻尼器控制下具有较好的减振效果     

输电塔在断线荷载作用下的动力响应

目前,许多有关输电塔在断线荷载作用下的响应分析,都假定多根导线同时断裂,然而大多数情况下多根导线并不是同时断裂的。针对这个问题,本文采用有限元分析方法,对导线同时断裂和不同时断裂所引起的动力响应进行了分析计算,得到了不同情况下输电塔的动力响应规律。结果表明,导线断裂存在时间差时所引起的动力响应,比导线同时断裂引起的动力响应更加剧烈。然而,目前施行的杆塔设计规范,将断线荷载视为静力荷载,并未考虑断线荷载引起的动力效应,望本文内容可以为现行规范提供参考。     

台风“韦帕”风场实测及风致输电塔振动响应

给出了台风"韦帕"经过时,在典型的农村地貌上进行的多点边界层风特性以及风致输电塔振动的实测结果.基于风速数据,重点分析了风特性各项参数的空间均匀性,包括平均风速和风向、风剖面参数、湍流强度、阵风因子、湍流积分尺度和脉动风谱、竖向衰减系数以及水平相干性.采集了榆电塔横担和塔头塔身连接处垂直线路方向的振动加速度.基于振动数据,应用Hilbert-Huang变换(HHT)方法识别了输电塔垂直线路方向第1、2阶模态的自振频率和阻尼比.结果表明,自振频率识别结果与有限元计算结果比较接近,阻尼比识别结果远大于一般钢结构的阻尼比.     

内部爆炸作用下地铁车站的动力响应分析

随着我国城市化水平的不断提高,地铁的建设得到了大力发展。地铁车站的安全防护问题成为国内外关注的热点。本文应用LS-DYNA程序建立了北京比较典型的二层地铁车站有限元模型,通过数值模拟方法分析当此车站站台上发生内部爆炸时,车站内部的爆炸波超压曲线以及地铁车站中柱的动力响应,得出如下结论:1)随着炸药离地面高度的降低,由地面的反射波引起的第二次峰值越来越大;2)车站中柱与楼板之间的节点是抗爆的薄弱部位,在进行地铁车站抗爆设计应充分考虑;3)炸药位置和炸药量的变化对中柱上的有效应力、速度、加速度有一定影响。上述结论将为地铁车站的抗爆设计提供参考。     

某钢结构气象塔在时程风荷载作用下考虑P-Δ效应的动力时程分析

根据线性过滤器中的自回归模型,借助数值分析软件MATLAB编写了频域转换时域程序,模拟了场地上不同高度处的具有空间相关性的时程风荷载,然后利用有限元软件SAP2000对钢结构气象塔进行时程风荷载作用下动力时程分析,得到气象塔的时程位移、时程速度和时程加速度响应,并将静力风荷载位移响应与时程位移峰值响应进行对比,作了误差分析.     

风雨荷载耦合作用下索桁架体系点支式玻璃幕墙的动力响应研究

应用谐波叠加法模拟了脉动风速时程曲线,进而得到了脉动风荷载;通过马歇尔-帕尔默指数分布的雨滴谱及脉动风速得到了脉动雨荷载;利用ANSYS对索桁架体系点支式玻璃幕墙进行动力风荷载和雨荷载耦合作用下的时程分析,研究在风雨荷载共同作用下雨荷载对幕墙的影响。结果表明:雨荷载占总荷载最大比重随风速级别和降雨量的增加而增加;且雨荷载占总荷载最大比重为5.8%,极值雨情况下为12.4%。     

复杂造型桥塔风荷载的数值风洞模拟

随着人们对桥梁结构美学的广泛关注,某些缆索承重桥梁的桥塔造型日趋复杂化。针对某双索面悬索桥的桥塔,通过规范和数值风洞技术两种方法对该桥塔所承受的横桥向和顺桥向风荷载进行了研究,采用计算流体力学方法模拟了桥塔周围的三维流场。根据桥塔的造型变化将其分为16个分块,获得了不同风向角下各分块的体型系数。运用有限元软件ANSYS建立了该桥塔的三维空间模型,采用已获得的体型系数对该桥塔施加风荷载,对不同方法下桥塔的内力和位移进行了计算。结果比较表明,对于复杂造型桥塔,规范方法无法考虑复杂桥塔截面以及塔柱之间的相互影响,计算结果误差较大。采用数值风洞技术对复杂造型桥塔进行三维绕流模拟,是获得其桥塔风荷载的重要途径。     

风力发电机组塔架的结构形式及其风载、地震作用综述

风力发电机组的塔架属于高耸结构,承受风荷载和地震作用,可采用钢筒、钢格构、钢筋混凝土筒和钢一混凝土组合筒等多种结构形式。本文简要分析了各种结构形式的优缺点及研究现状,认为随着风力发电机组越来越大型化,钢塔筒面临运输和施工吊装困难。而其它形式的塔架,如钢格构、钢筋混凝土筒和钢一混凝土组合筒塔架,具有易运输、易施工的优点,已获得一定应用,并可能进一步推广。目前,对钢塔筒的研究较多,而对其它形式的塔架研究较少;并且由于叶片数据缺乏,风力发电机组承受的风、地震作用的计算不很准确;此外,研究者分析的风力发电机组数量有限,所得结论不一定具有普遍性。     

考虑实际风速的输电塔疲劳寿命分析

风致振动是引起输电塔破坏的主要原因之一,为了研究极端大风区域设计基准期内输电塔在实际风荷载作用下是否会发生疲劳破坏,选取750kV吐鲁番—哈密一线的7A5-J1型耐张塔作为研究依据,研究了沿线风速的分布,采用自回归线性滤波法结合Davenport风速谱编写程序模拟了脉动风速时程,并利用Miner线性累积损伤理论结合材料的S-N曲线建立了一套完整的实际风荷载作用下的输电塔疲劳寿命的计算方法,并以此计算了该线路沿线最不利位置的疲劳寿命。结果表明:该线路输电塔在设计基准期内不会出现疲劳破坏。提出的方法可用于输电塔疲劳设计。     

精细化风荷载作用模式下输电塔的动力响应研究

为研究精细化风荷载作用下输电塔的动力响应特性,采用高频天平测力试验获得横担和塔身及其主要杆件的体型系数,采用节点集中加载和均布加载两种风荷载作用模式,计算了高压输电塔在不同加载模式下的风致动力响应以及风振系数,并与规范结果进行对比分析。研究表明:相比试验结果,规范建议的体型系数偏低,由此得到的结构位移、加速度和杆件内力响应均偏小,但按规范方法得到的风振系数偏大;与节点集中加载方式相比,均布加载模式下塔身的总体位移和加速度响应基本不变,横担的位移和加速度响应略有增加;横担主杆、腹杆和塔身斜撑的截面最大应力均有不同程度的明显增加,而塔身主杆的截面最大正应力变化不显著。风荷载加载模式对横担的内力响应影响较大,但对塔身主杆的内力和整塔的风振系数影响较小。     

风力发电钢塔简的荷载计算方法和荷载组合研究

目前我国相关规范和规程尚没有对风力发电钢塔筒给出具体的荷载计算方法。本文分析研究了风力发电塔筒的荷载作用特点,总结了风力发电钢塔筒的荷载计算方法和荷载组合。对水平气动荷载公式进行了修正,并提出了修正系数0．4。通过对某MW级风力发电塔筒的力学性能进行有限元分析,提出了塔筒设计时可变荷载中的第一可变荷载和最不利工况。