橢圓形高聳結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載及風(fēng)致響應(yīng)研究.pdf

1、航空塔、電視塔等高聳結(jié)構(gòu)構(gòu)造型細(xì)長、柔度大，對隨機的風(fēng)荷載作用較為敏感，因此容易引起結(jié)構(gòu)的疲勞和破壞，而橢圓形高聳結(jié)構(gòu)以其特殊的流線型截面形式受到了人們的關(guān)注。本文首先通過對武漢天河國際機場一橢圓形航空塔的風(fēng)壓和風(fēng)荷載特性分析，得到了一些有用的結(jié)論。為了獲得更多普遍性的結(jié)論，又設(shè)計了6種不同高寬比和厚寬比的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形高聳結(jié)構(gòu)剛性模型，根據(jù)剛性模型同步測壓風(fēng)洞實驗方法得到的實驗數(shù)據(jù)，討論了標(biāo)準(zhǔn)橢圓形高聳結(jié)構(gòu)的風(fēng)壓分布、風(fēng)壓譜及相干性以及各

2、層的三分力系數(shù)、風(fēng)荷載功率譜等。研究的具體內(nèi)容如下：
　　結(jié)合武漢天河國際機場三期擴建空管工程塔臺剛性模型同步測壓風(fēng)洞試驗結(jié)果，對橢圓形高聳結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載特性進行了研究。討論了典型風(fēng)向角下不同測點層的平均風(fēng)壓系數(shù)和極值風(fēng)壓系數(shù)的分布規(guī)律；基于測點層的風(fēng)荷載合力時程，采用快速傅里葉變換的方法，得到了橢圓形高聳結(jié)構(gòu)在90°風(fēng)向角（最大迎風(fēng)面）下的三維層風(fēng)荷載功率譜，并采用經(jīng)驗公式對其進行擬合，擬合效果較好；采用LRC法計算了平均風(fēng)荷載、

3、背景和共振等效靜力風(fēng)荷載，并將結(jié)果與荷載規(guī)范建議的慣性風(fēng)荷載法計算結(jié)果對比，發(fā)現(xiàn)兩種方法得到的等效靜力風(fēng)荷載吻合較好。
　　對6種不同高寬比和厚寬比的橢圓形高聳結(jié)構(gòu)模型進行了剛性模型同步測壓風(fēng)洞試驗，選取了模型3（H/√BD=7.5，D/B=0.75）的風(fēng)洞試驗結(jié)果，研究了風(fēng)向角、測點位置及測點高度對模型表面的風(fēng)壓系數(shù)、風(fēng)壓系數(shù)功率譜及相干性的影響，得到了模型在長軸迎風(fēng)時的漩渦脫落頻率，并定義了模型在長軸迎風(fēng)時的迎風(fēng)面、過渡區(qū)和背

4、風(fēng)面的分界點。利用經(jīng)驗公式擬合了典型測點的相干函數(shù)，計算結(jié)果表明橢圓形高聳結(jié)構(gòu)在過渡區(qū)水平相干性最大，在曲率較大處豎向相干性最大，但水平和豎向相干性都比矩形結(jié)構(gòu)低。
　　探討了風(fēng)場類別、厚寬比和高寬比對橢圓形高聳結(jié)構(gòu)層三分力系數(shù)和三維風(fēng)荷載功率譜的影響。采用不同的荷載譜數(shù)學(xué)模型對三維風(fēng)荷載功率譜進行擬合，并以湍流度和厚寬比為基本變量，對荷載譜數(shù)學(xué)模型中的參數(shù)進行二次擬合，建立了橢圓形高聳結(jié)構(gòu)無量綱層三維風(fēng)荷載功率譜關(guān)于湍流度和厚寬