角鋼輸電塔風(fēng)荷載作用模式研究.pdf

1、本文以220kV角鋼輸電塔為研究對象，設(shè)計(jì)制作了1∶2.5的大比例剛性節(jié)段模型，在均勻湍流場中進(jìn)行同步測壓風(fēng)洞試驗(yàn)，獲得了輸電塔主材、斜材和輔材桿件的風(fēng)壓分布規(guī)律和體型系數(shù)沿桿件展長的分布。歸納了風(fēng)荷載對塔身各桿件的作用特點(diǎn)以及體型系數(shù)隨風(fēng)向角的變化規(guī)律。對于角鋼桿件，當(dāng)角鋼內(nèi)角迎風(fēng)時，阻力系數(shù)與升力系數(shù)均較大，桿件處于雙向受力狀態(tài)。對整塔段的體型系數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)值和國內(nèi)外規(guī)范取值的對比。結(jié)果表明:按我國規(guī)范取值偏小，試驗(yàn)值與國外規(guī)范取值

2、接近。
　　將風(fēng)荷載按實(shí)際分布作用于輸電塔各桿件進(jìn)行內(nèi)力分析發(fā)現(xiàn):分布風(fēng)荷載對輸電塔斜材產(chǎn)生較大的附加彎矩，影響較大，而對主材和輔材的影響較小。目前按節(jié)點(diǎn)力風(fēng)荷載作用模式忽略了附加彎矩的影響，進(jìn)行抗風(fēng)設(shè)計(jì)存在不安全隱患。通過對比斜材在節(jié)點(diǎn)力風(fēng)荷載模式與分布力風(fēng)荷載模式下的內(nèi)力計(jì)算結(jié)果的差異，提出考慮分布荷載效應(yīng)的修正方法和有限元模型的改進(jìn)方式，并給出了該修正方法的結(jié)構(gòu)力學(xué)原理。
　　建立角鋼塔的修正有限元模型，對比了傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)

3、集中力荷載模式與斜材分布力荷載模式下主材、斜材的桿件內(nèi)力，指出荷載模式的選取對主材內(nèi)力的影響不大，但對斜材內(nèi)力有較大的影響。對比了角鋼塔原模型與修正模型各階模態(tài)的異同;考察了各風(fēng)向角下，角鋼塔在兩種荷載模式下的極限承載力。
　　利用風(fēng)洞試驗(yàn)得到的結(jié)果與修正有限元模型，對角鋼塔進(jìn)行動力時程分析。計(jì)算得到了塔身各斜材的局部風(fēng)振系數(shù)，與通常采用主材節(jié)點(diǎn)計(jì)算的風(fēng)振系數(shù)進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)前者大于后者，指出采用統(tǒng)一的風(fēng)振系數(shù)計(jì)算塔身段的風(fēng)荷載忽略

4、了斜材等局部桿件的風(fēng)振響應(yīng)有欠妥當(dāng)，斜材的局部風(fēng)振系數(shù)應(yīng)單獨(dú)計(jì)算。分析并對比了基于準(zhǔn)定常假定與考慮結(jié)構(gòu)特征湍流風(fēng)力系數(shù)脈動的斜材風(fēng)振系數(shù)，結(jié)果表明基于準(zhǔn)定常假定的斜材風(fēng)振系數(shù)計(jì)算值在一定高度內(nèi)的偏小幅度較大，此處不宜采用準(zhǔn)定常假定。
　　建立單角鋼斜材殼單元有限元模型，對比了加載風(fēng)載前后斜材的屈服變形與極限承載力的差異，發(fā)現(xiàn)風(fēng)載對不同位置的斜材的影響各不相同，這與它們的搭接方式有關(guān)，其中對部分桿件的極限承載力的降低程度較大，指出斜