角鋼輸電塔風荷載作用模式研究.pdf

1、本文以220kV角鋼輸電塔為研究對象，設計制作了1∶2.5的大比例剛性節(jié)段模型，在均勻湍流場中進行同步測壓風洞試驗，獲得了輸電塔主材、斜材和輔材桿件的風壓分布規(guī)律和體型系數(shù)沿桿件展長的分布。歸納了風荷載對塔身各桿件的作用特點以及體型系數(shù)隨風向角的變化規(guī)律。對于角鋼桿件，當角鋼內(nèi)角迎風時，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)進行了試驗值和國內(nèi)外規(guī)范取值的對比。結果表明:按我國規(guī)范取值偏小，試驗值與國外規(guī)范取值

2、接近。
　　將風荷載按實際分布作用于輸電塔各桿件進行內(nèi)力分析發(fā)現(xiàn):分布風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)點力風荷載作用模式忽略了附加彎矩的影響，進行抗風設計存在不安全隱患。通過對比斜材在節(jié)點力風荷載模式與分布力風荷載模式下的內(nèi)力計算結果的差異，提出考慮分布荷載效應的修正方法和有限元模型的改進方式，并給出了該修正方法的結構力學原理。
　　建立角鋼塔的修正有限元模型，對比了傳統(tǒng)節(jié)點

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;考察了各風向角下，角鋼塔在兩種荷載模式下的極限承載力。
　　利用風洞試驗得到的結果與修正有限元模型，對角鋼塔進行動力時程分析。計算得到了塔身各斜材的局部風振系數(shù)，與通常采用主材節(jié)點計算的風振系數(shù)進行對比，發(fā)現(xiàn)前者大于后者，指出采用統(tǒng)一的風振系數(shù)計算塔身段的風荷載忽略

4、了斜材等局部桿件的風振響應有欠妥當，斜材的局部風振系數(shù)應單獨計算。分析并對比了基于準定常假定與考慮結構特征湍流風力系數(shù)脈動的斜材風振系數(shù)，結果表明基于準定常假定的斜材風振系數(shù)計算值在一定高度內(nèi)的偏小幅度較大，此處不宜采用準定常假定。
　　建立單角鋼斜材殼單元有限元模型，對比了加載風載前后斜材的屈服變形與極限承載力的差異，發(fā)現(xiàn)風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，其中對部分桿件的極限承載力的降低程度較大，指出斜