風(fēng)雨致輸電塔線體系動(dòng)力反應(yīng)及倒塌分析.pdf

1、在我國(guó)東南沿海地區(qū)，臺(tái)風(fēng)頻繁，且通常伴隨著強(qiáng)降雨過程。然而，對(duì)雨荷載的形成機(jī)理一直沒有很清晰的認(rèn)識(shí)。近年來，輸電塔線體系在大風(fēng)暴雨氣候下的倒塌事件頻發(fā)，這些倒塌事故的原因往往都?xì)w結(jié)于強(qiáng)風(fēng)的作用，忽略了降雨的影響。因此，非常有必要開展雨荷載方面的研究，并解釋其形成機(jī)理。本文采用理論分析與試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，對(duì)輸電塔線體系的風(fēng)雨荷載進(jìn)行了系統(tǒng)性的研究，并對(duì)塔線體系的動(dòng)力響應(yīng)及抗倒塌能力進(jìn)行了數(shù)值模擬。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:
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2、1)通過理論分析推導(dǎo)了單個(gè)雨滴碰撞力的表達(dá)式，并利用自制的傳感器對(duì)雨滴碰撞力進(jìn)行了實(shí)測(cè)研究，同時(shí)對(duì)雨滴碰撞過程中的形態(tài)變化進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。試驗(yàn)結(jié)果表明，傳感器表面的干濕程度對(duì)測(cè)量結(jié)果影響非常大，尤其當(dāng)傳感器表面濕潤(rùn)、附有一層水膜時(shí)，甚至改變了雨滴碰撞力的作用機(jī)理。
　　(2)采用數(shù)值方法模擬了風(fēng)驅(qū)雨的運(yùn)動(dòng)軌跡，并對(duì)大氣邊界層風(fēng)場(chǎng)中雨滴水平速度大于對(duì)應(yīng)風(fēng)速的現(xiàn)象進(jìn)行了解釋，同時(shí)根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果給出了風(fēng)雨速度比的擬合公式;推導(dǎo)了均勻

3、流下的指定捕獲比公式，并將此公式拓展到了指數(shù)風(fēng)剖面中。
　　(3)基于單個(gè)雨滴碰撞力試驗(yàn)及動(dòng)量守恒定理，提出了雨荷載計(jì)算模型，并將其應(yīng)用于某輸電塔結(jié)構(gòu)的風(fēng)雨振反應(yīng)分析中，同時(shí)通過風(fēng)洞試驗(yàn)對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，此外還研究了不同雨滴譜的影響，并對(duì)塔身雨荷載的作用機(jī)理進(jìn)行了闡述。模擬及試驗(yàn)結(jié)果均表明，雨荷載對(duì)輸電塔動(dòng)力反應(yīng)影響顯著，需要引起足夠重視。
　　(4)提出了利用等效基本風(fēng)速計(jì)算風(fēng)雨荷載的簡(jiǎn)化方法，采用等效基本風(fēng)速的概念來

4、進(jìn)行易損性分析避免了基本風(fēng)速和降雨強(qiáng)度組合問題;此外還提出了計(jì)算臨界倒塌曲線的方法以便評(píng)估任意風(fēng)雨荷載組合作用下結(jié)構(gòu)的倒塌狀態(tài)，臨界倒塌曲線給出了一種對(duì)比不同風(fēng)雨組合工況并判斷結(jié)構(gòu)倒塌狀態(tài)的非常簡(jiǎn)便的方法。
　　(5)依據(jù)圓柱繞流理論，初步揭示了導(dǎo)線雨荷載作用機(jī)理，據(jù)此提出了導(dǎo)線風(fēng)雨荷載計(jì)算方法，并利用風(fēng)洞試驗(yàn)確定了計(jì)算模型中的關(guān)鍵參數(shù)，繼而模擬了輸電塔線體系在風(fēng)雨荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)及倒塌行為。對(duì)于輸電塔線體系來說，雨荷載對(duì)其動(dòng)