大跨越导线动张力计算和模型实验

为正确认识塔线耦合力等效应理论基础的导线线端动张力,保障线路安全运行的工程需要,在考虑导线初始垂度和抗拉刚度情况下,建立了导线自由振动的非线性微分方程,用连续化超越函数解法,将导线自由振动曲线形式分为正对称和反对称两类模态分别进行模态分析,得出导线动张力成分仅由在平面内对称模态振动引起。将导线不平衡合力对各阶正对称模态幅值求导后为零,联立后求解,即可得到各阶正对称模态幅值,使叠加后的正对称模态与导线实际振动更逼近。将导线在平面正对称基本振型参数规一化后,推导出了导线线端动张力的近似计算公式。对某实际工程的近似公式计算结果与气动弹性模型实验数据对比分析的一致结论说明了动张力近似公式计算结果准确,导线振动过程中线内动张力与初始张力数量级相同。因此,可得出这样结论,导线在实际振动过程中,线端张力变化很大,尤其导线产生低频大振幅舞动时,应慎重考虑由此引起的导线首先失效隐患。     

大跨越钢管混凝土输电塔地震作用弹塑性分析

利用静力和动力两种方法研究了一个大跨越钢管混凝土输电塔在地震作用下的弹塑性力学性能,包括：1) 建立了精细的输电塔和塔线体系两种有限元模型以及输电塔材料的非线性模型;2) 将由振型分解反应谱法得到的结构底部剪力按第一阶振型分配到有限元模型的各个节点上,一步步增加节点力,使材料逐渐进入塑性状态直到计算不能收敛为止。静力分析表明：结构失效是由于薄壁钢管单元失效造成的,而钢管混凝土单元还没有失效,结构的极限荷载由薄壁钢管单元决定;3) 利用时程法进行罕遇地震下的输电塔弹塑性分析。动力分析表明：在地震作用下,塔上许多单元很快就进入了塑性,在最后时刻,有一定数量的薄壁钢管单元已经破坏,但钢管混凝土单元没有出现破坏的情况,该塔能实现“大震不倒”的目标。两种方法都显示塔的中部是结构的薄弱处。     

矩形高层建筑扭转向风振响应简化计算

目的 研究在风荷载作用下计算独立矩形高层建筑扭转风振响应与扭转动力风荷载的经验公式.方法 结合随机振动理论与结构动力学知识,采用频域法建立了矩形高层建筑扭转向风振响应积分计算方法.进而通过必要的假定,将复杂的积分计算公式简化为简单的代数运算公式.为了减小在公式简化过程中采用的假定带来的误差,引入了误差调整系数.并通过对不同地貌条件下各种长宽比、高宽比和频率的建筑物的误差调整系数的分析.得到了结构的误差调整系数随各参数的变化规律,最后采用最小二乘法拟合得到了误差调整系数的公式.结果 得到了矩形高层建筑扭转向风振响应计算的经验公式.结论 由经验公式计算得到的结构响应与由积分方法计算得到的响应很接近,总体的相对误差基本上在5%以内.说明简化经验公式有较高的精确度.     

连体结构分区风振响应及荷载相关性分析

以台州火车站站房与雨棚的连体结构为工程背景,采用风致抖振响应频域计算方法,分析不同荷载加载方式的风振响应;同时根据常用相干函数表现形式采用不同的方式处理荷载谱交叉项,并分析不同处理方式对风振响应的影响。对于由动力特性差别较大的结构组成的连体结构,响应计算所用荷载可以采用分区同步测压数据;用于风振响应计算的荷载谱交叉项可以只取其实部,反映测点风压间的相干函数应采用荷载谱实部计算拟合。     

基于测力天平风洞试验的大跨封闭式输煤栈桥风荷载分析

大跨、高柔结构对风荷载非常敏感,针对此类结构风效应的研究是非常有必要的。基于高频测力天平节段模型风洞试验,测得不同风向角下,封闭式输煤栈桥各典型支撑塔柱及栈桥桥面两个水平向的基底弯矩和剪力。并通过模型基底力平均值计算并分析了各典型支撑塔柱及栈桥桥面体型系数,得到了体型系数随风向角的变化规律。将体型系数试验值与规范值比较,结果表明二者吻合较好,验证了本试验的可靠性,也说明按照规范进行输煤栈桥抗风设计是合理的。分析了周边建筑物对输煤栈桥风荷载的干扰效应,提出了干扰修正系数,为该建筑物基底弯矩和剪力验算以及结构抗风设计提供依据。     

规范方法计算高层结构风振底部剪力的精确度研究

中国荷载规范利用惯性风荷载(IWL)法来计算等效静力风荷载,由这样的等效静力风荷载可得到精确的1阶位移响应,但计算其他类型响应的背景分量往往误差较大,特别是结构底部剪力的背景分量.分别利用IWL法和随机振动理论计算出结构总动力响应(包括背景响应和共振响应),定义两者之比为IWL法精确度因子C.通过对因子C的研究,得到结论:(1)当结构的第1阶振型为弯曲型时,对绝大部分的钢结构和频率f1≤0.29 Hz的钢混结构,由IWL法计算的总动力底部剪力精确度C≥95％;(2)当结构的第1阶振型为剪切型时,对f1≤0.7Hz的钢结构,由IWL法计算的总动力底部剪力精确度C≥95％;由IWL法计算的钢混结构总动力底部剪力精确度小于95％;(3)IWL法计算的总动力响应的精确度不满足要求时,需要进行修正,提供了对总动力底部剪力响应进行修正的方法.     

大型煤气柜风振响应与抗风性能分析

基于刚性模型表面测压风洞试验,得到大型煤气柜表面的风荷载时程,经数据处理得到结构的平均风荷载与频域动力风荷载数值模型.采用有限元方法计算了煤气柜结构的动力特性,研究了煤气柜柜体内外气体的压力差对结构动力特性的影响.采用随机振动理论,计算得到大型煤气柜结构的风致位移响应,分析了柜体内外气体压力差对结构风致响应的影响以及煤气柜结构在风荷载作用下的变形,为结构设计师进行结构抗风设计提供了参考.     

基于现场实测的圆截面结构升力系数和斯托罗哈数研究

为了研究圆截面细柔结构在高雷诺数下的升力系数和斯托罗哈数，对一座210 m高的混凝土烟囱进行了风压、风速现场实测。在该实测数据的基础上，统计总结已有现场实测结果，研究不同实测结果差异显著的原因，分析不同雷诺数和湍流度下升力系数和斯托罗哈数等参数的变化规律，建立了升力系数计算式。研究结果表明，在跨临界雷诺数范围内，湍流度引起的升力系数在数值上近似是纵向湍流度的40%,漩涡脱落升力系数随着雷诺数的增大依次呈稳定、增大、减小再稳定的变化趋势，而斯托罗哈数主要集中在0.22附近，不随雷诺数和湍流度变化。     

有锥度圆截面高耸结构的横风向响应简化计算

针对目前国外有锥度圆截面高耸结构横风向响应计算的复杂性和国内在此方面研究的不足,根据随机振动理论以及B.J.Vickery提出的横风向力谱,推导了计算有锥度圆截面高耸结构最大横风向响应的简化公式.在应用于工程计算方面,简化方法和基于随机振动理论的标准方法有着很好的一致性,而B.J.Vickery近似方法的预测值偏小.