風雨致輸電塔線體系動力反應(yīng)及倒塌分析.pdf

1、在我國東南沿海地區(qū)，臺風頻繁，且通常伴隨著強降雨過程。然而，對雨荷載的形成機理一直沒有很清晰的認識。近年來，輸電塔線體系在大風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歸結(jié)于強風的作用，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，并解釋其形成機理。本文采用理論分析與試驗研究相結(jié)合的方法，對輸電塔線體系的風雨荷載進行了系統(tǒng)性的研究，并對塔線體系的動力響應(yīng)及抗倒塌能力進行了數(shù)值模擬。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
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2、1)通過理論分析推導(dǎo)了單個雨滴碰撞力的表達式，并利用自制的傳感器對雨滴碰撞力進行了實測研究，同時對雨滴碰撞過程中的形態(tài)變化進行了詳細的闡述。試驗結(jié)果表明，傳感器表面的干濕程度對測量結(jié)果影響非常大，尤其當傳感器表面濕潤、附有一層水膜時，甚至改變了雨滴碰撞力的作用機理。
　　(2)采用數(shù)值方法模擬了風驅(qū)雨的運動軌跡，并對大氣邊界層風場中雨滴水平速度大于對應(yīng)風速的現(xiàn)象進行了解釋，同時根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果給出了風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)風剖面中。
　　(3)基于單個雨滴碰撞力試驗及動量守恒定理，提出了雨荷載計算模型，并將其應(yīng)用于某輸電塔結(jié)構(gòu)的風雨振反應(yīng)分析中，同時通過風洞試驗對模擬結(jié)果進行了驗證，此外還研究了不同雨滴譜的影響，并對塔身雨荷載的作用機理進行了闡述。模擬及試驗結(jié)果均表明，雨荷載對輸電塔動力反應(yīng)影響顯著，需要引起足夠重視。
　　(4)提出了利用等效基本風速計算風雨荷載的簡化方法，采用等效基本風速的概念來

4、進行易損性分析避免了基本風速和降雨強度組合問題;此外還提出了計算臨界倒塌曲線的方法以便評估任意風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比不同風雨組合工況并判斷結(jié)構(gòu)倒塌狀態(tài)的非常簡便的方法。
　　(5)依據(jù)圓柱繞流理論，初步揭示了導(dǎo)線雨荷載作用機理，據(jù)此提出了導(dǎo)線風雨荷載計算方法，并利用風洞試驗確定了計算模型中的關(guān)鍵參數(shù)，繼而模擬了輸電塔線體系在風雨荷載作用下的動力響應(yīng)及倒塌行為。對于輸電塔線體系來說，雨荷載對其動