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《大连理工大学》 2010年
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高压输电塔风雨振响应分析及风洞试验研究

唐顺勇  
【摘要】: 近年来,随着国民经济的迅速发展、科学技术的进步和环保意识的增强,电力工业作为经济建设和人民生活的支柱产业正发生着巨大的变化,高压输电塔作为电力输送的支柱,其安全性和可依赖性倍受关注。输电塔的塔体结构高、跨距大、整体结构柔性强,兼有塔状高耸结构和大跨度结构的共同特点,使风荷载成为其主要的控制荷载。由于强风雨荷载的作用,对输电塔造成的破坏及次生灾害时常发生。 本文以高压输电塔为研究的载体,利用风雨荷载的模拟方法对高压输电塔进行了风雨激励的动力响应分析,并制作了气弹模型,进行了风(雨)致振动响应的风洞试验。具体阐述为以下几方面的工作: (1)对风荷载进行了基本的概述,包括风的基本特性、风速和风压的换算关系以及风对结构物的作用。介绍了风荷载的模拟方法,主要讨论了脉动风荷载的模拟。采用谐波叠加法对风荷载的时程进行了模拟,针对输电塔体的实际情况,为其建立风荷载模型。然后,介绍了雨荷载的模拟方法,包括降雨的雨滴谱的概念、雨滴的分布等,并分析了雨滴的冲击力。 (2)利用SAP2000有限元软件对建立的有限元模型进行了模态分析,并列出了输电塔的自振频率表和各阶振型图。采用第二章介绍的风荷载模拟方法以及雨荷载的模拟方法,实际模拟了输电塔的风雨荷载时程。利用上面模拟的风雨荷载时程对输电塔有限元模型进行了风荷载单独激励下的动力响应分析以及风雨荷载共同作用下的动力响应分析。 (3)介绍了模型制作的相似理论,这是模型制作的前提和关键依据。介绍了模型设计的方法以及模型的加工方式。采用空心的黄铜管来模拟塔架的刚度.采用轻质的ABS板来模拟外衣.气弹模型制作完成后,我们对整个模型进行模态实测。在输电塔模型上装小型加速度传感器,并用自由激振法测得模型的加速度时程,然后对数据进行FFT处理,得到自振频率。 介绍了风洞试验的内容。介绍了风雨荷载相似比的研究,为输电塔风雨荷载风洞试验提供了理论依据。输电塔横风向风振响应与顺风向风振响应相当,在结构设计时不可忽视横风向风振响应的贡献。随着降雨强度的增大,风雨振响应有所增大的趋势,增大的百分比在5%一20%左右,这也说明了不能忽略雨荷载的影响。
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