臺(tái)風(fēng)風(fēng)場下輸電塔結(jié)構(gòu)的風(fēng)效應(yīng)研究.pdf

1、在臺(tái)風(fēng)多發(fā)地區(qū)，土木工程結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)主要針對(duì)臺(tái)風(fēng)作用，但是我國現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范并未對(duì)臺(tái)風(fēng)設(shè)計(jì)風(fēng)速作出明確規(guī)定。近年來現(xiàn)場實(shí)測表明，臺(tái)風(fēng)風(fēng)場區(qū)別于良態(tài)風(fēng)場的特征主要表現(xiàn)為強(qiáng)度大，湍流度和陣風(fēng)因子高，風(fēng)場影響因素復(fù)雜且變異性顯著等。
　　 在200m～300m高度以下的臺(tái)風(fēng)近地邊界層內(nèi)，平均風(fēng)剖面一般能較好地滿足冪指數(shù)關(guān)系，但指數(shù)α受眾多因素影響，相對(duì)良態(tài)風(fēng)場而言變化較大。基于1949年～2010年間影響廣東省汕尾氣象臺(tái)站的熱帶氣旋

2、觀測記錄，采用模擬圓法和概率統(tǒng)計(jì)分析，確定了影響該地區(qū)的臺(tái)風(fēng)關(guān)鍵參數(shù)的最優(yōu)概率模型。通過隨機(jī)抽樣模擬了104組臺(tái)風(fēng)，分別代入YanMeng臺(tái)風(fēng)風(fēng)場模型，并以汕尾站1953年～2009年的最大風(fēng)速為擬合目標(biāo)，優(yōu)化了“等效粗糙長度z0”，從而確定了該地區(qū)臺(tái)風(fēng)風(fēng)剖面指數(shù)α=0.143。
　　 以同塔四回路角鋼輸電塔為試驗(yàn)對(duì)象，論述了輸電鐵塔進(jìn)行風(fēng)洞風(fēng)振試驗(yàn)時(shí)氣動(dòng)彈性模型所需要滿足的相似準(zhǔn)則。充分考慮角鋼輸電塔自身的桿件及構(gòu)造特點(diǎn)，提出

3、既滿足相似準(zhǔn)則且更接近角鋼彎曲剛度和實(shí)際受力性能的“分布剛度法”，并對(duì)配重方式進(jìn)行了優(yōu)化，制作完成了精細(xì)的角鋼輸電塔氣動(dòng)彈性模型。
　　 通過B類風(fēng)場和臺(tái)風(fēng)風(fēng)場的測振對(duì)比試驗(yàn)，研究了臺(tái)風(fēng)風(fēng)場作用下同塔四回路長橫擔(dān)角鋼輸電塔的風(fēng)振特性。試驗(yàn)結(jié)果表明兩類風(fēng)場作用下，輸電塔風(fēng)振特性基本相似；臺(tái)風(fēng)風(fēng)場下的加速度均方根響應(yīng)約為B類風(fēng)場作用下對(duì)應(yīng)值的1.4倍；在脈動(dòng)風(fēng)荷載作用下塔頭被激發(fā)出較低的扭轉(zhuǎn)頻率，除了塔身整體彎曲振動(dòng)外，還伴隨了明顯

4、的塔頭扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，導(dǎo)致長橫擔(dān)端部的加速度響應(yīng)明顯大于塔身相同高度處的響應(yīng)。
　　 從頻率特征和氣動(dòng)阻尼角度分析了長橫擔(dān)角鋼輸電塔的氣動(dòng)彈性效應(yīng)。風(fēng)速變化對(duì)測點(diǎn)加速度響應(yīng)譜的形態(tài)和角鋼塔彎曲頻率基本沒有影響，但復(fù)雜的氣固耦合效應(yīng)引起扭轉(zhuǎn)頻率降低。聯(lián)合采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解法、隨機(jī)減量法和希爾伯特變換法識(shí)別了角鋼塔的結(jié)構(gòu)阻尼比，并討論了B類風(fēng)場和臺(tái)風(fēng)風(fēng)場作用下氣動(dòng)阻尼的變化特性。最后，通過諧波疊加法生成臺(tái)風(fēng)風(fēng)場下的風(fēng)速時(shí)程，動(dòng)力時(shí)程分析表明