臺風風場下輸電塔結構的風效應研究.pdf

1、在臺風多發(fā)地區(qū)，土木工程結構抗風設計主要針對臺風作用，但是我國現(xiàn)行結構設計規(guī)范并未對臺風設計風速作出明確規(guī)定。近年來現(xiàn)場實測表明，臺風風場區(qū)別于良態(tài)風場的特征主要表現(xiàn)為強度大，湍流度和陣風因子高，風場影響因素復雜且變異性顯著等。
　　 在200m～300m高度以下的臺風近地邊界層內(nèi)，平均風剖面一般能較好地滿足冪指數(shù)關系，但指數(shù)α受眾多因素影響，相對良態(tài)風場而言變化較大?；?949年～2010年間影響廣東省汕尾氣象臺站的熱帶氣旋

2、觀測記錄，采用模擬圓法和概率統(tǒng)計分析，確定了影響該地區(qū)的臺風關鍵參數(shù)的最優(yōu)概率模型。通過隨機抽樣模擬了104組臺風，分別代入YanMeng臺風風場模型，并以汕尾站1953年～2009年的最大風速為擬合目標，優(yōu)化了“等效粗糙長度z0”，從而確定了該地區(qū)臺風風剖面指數(shù)α=0.143。
　　 以同塔四回路角鋼輸電塔為試驗對象，論述了輸電鐵塔進行風洞風振試驗時氣動彈性模型所需要滿足的相似準則。充分考慮角鋼輸電塔自身的桿件及構造特點，提出

3、既滿足相似準則且更接近角鋼彎曲剛度和實際受力性能的“分布剛度法”，并對配重方式進行了優(yōu)化，制作完成了精細的角鋼輸電塔氣動彈性模型。
　　 通過B類風場和臺風風場的測振對比試驗，研究了臺風風場作用下同塔四回路長橫擔角鋼輸電塔的風振特性。試驗結果表明兩類風場作用下，輸電塔風振特性基本相似；臺風風場下的加速度均方根響應約為B類風場作用下對應值的1.4倍；在脈動風荷載作用下塔頭被激發(fā)出較低的扭轉頻率，除了塔身整體彎曲振動外，還伴隨了明顯

4、的塔頭扭轉振動，導致長橫擔端部的加速度響應明顯大于塔身相同高度處的響應。
　　 從頻率特征和氣動阻尼角度分析了長橫擔角鋼輸電塔的氣動彈性效應。風速變化對測點加速度響應譜的形態(tài)和角鋼塔彎曲頻率基本沒有影響，但復雜的氣固耦合效應引起扭轉頻率降低。聯(lián)合采用經(jīng)驗模態(tài)分解法、隨機減量法和希爾伯特變換法識別了角鋼塔的結構阻尼比，并討論了B類風場和臺風風場作用下氣動阻尼的變化特性。最后，通過諧波疊加法生成臺風風場下的風速時程，動力時程分析表明