1000 kV特高压变电构架风荷载及风致响应

1000 kV特高压变电构架高度大、频率低,其风荷载及风致响应对结构设计起控制作用。通过高频天平测力风洞试验获得1000 kV特高压变电构架塔架节段(A~D节段)、横梁和整体模型的基底剪力和弯矩,分析地貌类型和风向角对体型系数的影响规律,并与国内外相关规范进行对比分析,利用有限元方法计算结构风致响应并详细考察不同地貌下结构位移响应及风振系数随风向角的变化规律。研究结果表明:0°风向时,模型节段A~D三类风场(均匀流、A类和B类)体型系数之比分别为1∶0.93∶0.42、1∶0.86∶0.36、1∶0.84∶0.41和1∶0.60∶0.23。90°风向时,整体模型在三类风场下的体型系数均取得最大值3.40、2.42和0.97,比DL/T 5154—2012和ASCE7—16规范值大24%~40%。此外,结构塔顶位置X和Y方向位移响应均方根值分别在90°和0°达到最大值69.66 mm和61.51 mm,塔顶典型节点X和Y方向风振系数分别在0°和90°风向取得最大值2.61和3.27。

工业厂房屋面自承重式冷弯成型天沟的研究与应用

天沟是工业厂房屋面排水系统中重要的组成部分,具有承上启下的作用。当前工程应用中的构造较为烦琐,对制造和安装的要求较高,耐久性也难以保证。分析天沟的各种不同承载工况与相应的受力模型,针对性优化其构造措施,将为天沟标准化生产创造有利条件。经研究和实践应用对比分析,优化后的自承重式一体成型冷弯薄壁型钢天沟更加节能环保,施工制造、施工安装便捷,工程适应性强,具有显著的经济效益,应用前景良好。

加劲钢筒仓在大偏心卸料荷载作用下的稳定性分析

文章根据欧洲规范研究了设置水平和纵向加劲肋的圆形钢筒仓在大偏心卸料荷载作用下的稳定性能。通过大量的数值分析,研究了包括偏心流动通道的半径、钢筒仓的高径比、加劲肋的截面尺寸以及加劲肋的数量在内的不同参数对加劲钢筒仓在大偏心卸料荷载作用下的稳定性影响规律,为钢筒仓在大偏心卸料下的稳定性设计提供参考。

输电塔-线体系灾变分析与安全评估综述

输电塔-线体系是一种重要的生命线工程,它的安全性与可靠性直接关系到国家经济的命脉,一旦破坏将造成难以估量的损失和不良的社会影响。然而,近些年来极端天气和地质灾害的频繁发生,导致输电塔-线体系的破坏现象越来越严重,也逐渐引起社会的广泛关注。该文不仅重点探讨输电线路已有灾害的发生原因和破坏形式,而且从结构设计、数值分析和试验验证三个方面总结分析现阶段国内外为保证输电塔-线体系的安全运行所采取的方法和手段。通过对问题的归纳与总结,旨在发现设计与分析过程中存在的缺陷和不足,进而提高和补强结构抵抗外部环境荷载灾害性破坏的能力,以及加强设计人员对电网体系安全运行状况重要性和可靠性的意识。

大跨越输电塔线体系风振响应频域分析及风振控制

以规划中的世界第一高塔——舟山大跨越输电塔为工程背景,在以往工作的基础上,针对塔线耦合体系背景响应与共振响应各自的特征,进一步研究了塔线体系风振响应的频域简化分析方法。通过与单塔风振响应的比较,明确了塔线耦合作用对两种响应分量所造成的不同影响。与时域方法计算结果的对比表明,采用频域分析法,不仅可以获得准确的风振响应,同时提高了求解的计算效率。以简化分析法为基础,选取粘弹性阻尼器为被动耗能装置,采用多目标优化的混合遗传算法计算得到了塔线体系的风振控制方案,并通过理论计算与气弹模型风洞试验对该方案的风振控制效果进行了验证。

上海铁路南站外柱异形铸钢节点承载性能研究

对上海火车南站站屋结构外柱铸钢节点的受力性能进行相关研究,制定足尺试验和有限元数值分析结合、相互验证的研究方案。针对节点体型复杂、尺寸重量庞大、不易加载等特点,设计出自平衡加载系统;同时为解决实际工作中节点受力面的非理想状态,考虑不同加载情况。建立铸钢节点的数值模型,利用有限元分析模拟节点在试验荷载下的受力性能。数值模拟的结果在试验设计阶段对测点布置起指导作用;足尺试验可以得到铸钢节点表面的应力测试值,通过比较铸钢节点表面实测值和相应测点分析值,对应力实测值和计算分析值进行相互印证。在实测值与计算值符合较好情况下,由有限元计算结果推断节点内部应力分布。最后对铸钢节点在整个结构体系中的承载性能和安全性做出了评价。

大跨越输电塔线体系风振响应的时域分析

以规划中的世界第一高塔-舟山大跨越输电塔为工程背景,建立了塔线耦合体系的空间有限元模型,对体系的风振响应进行了时域分析,同时对输电塔线体系进行了气动弹性模型的风洞试验。通过理论计算和试验研究,将输电塔的响应分解为共振分量与背景分量,并分别考虑了输电线对这两部分分量的影响。针对背景与共振响应各自的特征,进一步提出了塔线体系的简化计算方法:背景分量的计算可以应用准静态假定,采用方差分析法得出;将塔线体系等效为悬吊摆系统,从而简化了共振分量的计算。上述两部分计算结果相叠加,即可得到塔线体系真实的风振响应。

合肥电视塔人造脉动风荷载的仿真计算

根据随机振动理论 ,分别按照星谷胜和M .Shinozuka方法对合肥电视塔顺风向脉动风荷载进行了模拟 ,并对其进行了检验 ,得出了符合合肥电视塔动力特性的人造脉动风压时程样本 .并利用所得到的脉动风压样本对电视塔进行了顺风向响应分析 ,分析表明 ,该塔在脉动风荷载作用下 ,上塔楼的最大风振加速度响应超过了人体舒适度的要求 。

CFRP-钢复合圆管内填混凝土轴压短柱试验研究

通过对10根CFRP-钢复合圆管内填混凝土轴压短柱和用于对比的5根圆钢管混凝土轴压短柱承载力的试验研究,初步探讨CFRP-钢复合圆管内填混凝土轴压短柱的受力性能以及CFRP对圆钢管混凝土轴压短柱承载力的提高效果。分析了钢管约束指标和CFRP筒约束指标等对CFRP-钢复合圆管内填混凝土轴压短柱承载力的影响。研究结果表明:在本次试验的参数范围内,外包CFRP可以有效提高圆钢管混凝土轴压短柱的承载力;CFRP对圆钢管混凝土轴压短柱承载力的提高率近似随着CFRP筒约束指标的增加而线性增加;在其它条件相同的情况下,钢管约束指标越大,承载力提高率越小;承载力提高率随着约束指标比的增加而增加;如果粘结良好,在破坏前,CFRP筒和钢管可以保持协同工作。

土钉支护的离心模型试验研究

土钉由于其施工简便、经济高效,已做为原位土体加固和支护技术被广泛应用。但是对于土钉加固机理的了解还有待于深入研究。中国建筑科学研究院地基所和清华大学共同完成了土钉支护机理的离心模型试验研究。采用清华大学中型土工离心机进行了8组土钉支护基坑的离心模型试验。离心模型试验研究表明,土钉能够显著提高基坑土体的稳定性。土钉长度和密度对支护基坑土体的稳定性影响非常显著。在本文所研究的土性和基坑条件下,当土钉最大长度和基坑高度之比(L/H)为0.48和0.8时,基坑土体基本不会发生整体剪切破坏。土钉支护土体发生外部整体剪切破坏的条件是高密度布置短钉情况,土钉支护土体发生内部钉筋拔出破坏的条件是稀疏布置长钉情况。

混合遗传算法在输电塔阻尼器优化布置中的应用

以输电塔阻尼器优化布置方法为研究对象,提出了一种多目标优化的混合遗传算法.该算法将遗传算法与劣出优入算法相结合,选取输电塔的H2和H∞范数、阻尼器的总量与阻尼器平均耗能作为优化的目标函数,对输电塔阻尼器的布置方式进行了优化.通过对多个优化方案的比较分析说明,应用该方法并合理选用目标函数得到的阻尼器优化布置结果,不仅有效的控制了输电塔的风振,同时减少了需要安装的阻尼器数量.

轻型钢木组合剪力墙抗侧性能试验研究

对轻型钢木组合剪力墙抗侧性能进行研究,设计一个轻型钢框架对比试件,进行单调加载试验;两个轻型钢木组合剪力墙试件,进行低周反复荷载试验;考察有无OSB板及板厚对轻型钢木组合剪力墙抗侧性能的影响,研究墙体的破坏形态、抗侧承载力、滞回性能、延性、耗能能力等.研究结果表明,轻钢龙骨框架中引入常用的OSB板组成轻型钢木组合剪力墙可提高其侧向承载能力,随着板厚的增加抗侧性能有所提升;轻型钢木组合剪力墙抗震性能较差,轻钢龙骨框架与OSB板未能良好地协同变形发挥其组合作用,可见自攻螺钉未能起到较好的连接作用.建议进一步深入探究其协同工作机理及覆面板材料和厚度等参数的影响规律,为轻型钢木组合剪力墙工程实际提供参考.

不锈钢构件高强度螺栓连接节点承压性能的影响因素

应用有限元软件ANSYS对不锈钢构件螺栓盖板连接节点承压性能的影响因素进行了有限元分析,并将欧洲规范与文献中试验数据进行了对比.计算结果表明:不锈钢构件螺栓抗剪连接的承压承载力随板厚、螺栓直径及端距的增大而增大,当螺栓直径和端距增加到一定数值,则承压承载力的提高逐渐减弱.

输电塔线体系中覆冰导线舞动数值模拟研究

利用ABAQUS有限元分析软件,建立输电线塔线耦合体系非线性有限元模型,对覆冰四分裂导线舞动进行数值模拟,获得塔线体系中各相导线舞动轨迹、振动幅值、频率特性等。经分析比较发现,杆塔变形对导线舞动轨迹与幅值影响明显,而对舞动响应频率特性影响较小。导线舞动过程中导线与杆塔应力响应表明,其最大应力均小于材料强度极限,因此导线舞动造成的导线断裂及杆塔破坏应以疲劳破坏为主。

特高压输电塔双角钢组合截面构件的承载力

电力事业迅猛发展,输电塔传统的单角钢构件已不能满足特高压、多回路、高荷载等要求,因此通过试验对特高压输电塔塔身主材规格为L160×12、L160×14、L160×16的3种双角钢组合十字形截面构件的极限承载力进行了研究,同时借助有限元方法分析了常用宽厚比下不同长细比、不同填板数量和布置位置等参数对构件承载力的影响,并进行了常用规范计算结果的对比。结果表明:其他规范和欧洲规范Eurocode 3对某些宽厚比试件是偏不安全的,美国ASCE10-97导则对该类试件均偏不安全,并提出计算长度修正公式;填板的最佳布置方式为均匀布置,存在最佳填板间距。

多目标优化方法在输电塔阻尼器布置中的应用

为了更深入的研究结构风振控制中阻尼器的位置优化问题,以遗传算法为基础,应用多目标优化方法对输电塔阻尼器的合理布置进行了探讨,并提出了一种改进的适应性权重———代间比较权重.选取输电塔的H∞范数和阻尼器的总量作为优化的目标函数,对适应性权重与代间比较权重方法的优化效果进行了对比.优化结果表明,应用代间比较权重方法只需较少的进化代数即可获得合理的阻尼器布置形式,不仅有效地控制了输电塔的风振,同时减少了阻尼器的安装数量.

山地风场中特高压输电塔线体系动力可靠度研究

山地风场因受山体的干扰作用具有与平地风场截然不同的特征,对山地地形中结构高、跨度大和电压等级高的特高压输电塔线体系进行风振响应研究时,无法采用现有适用于平地风场的计算方法。为此,在风洞试验的基础上,首先对三类山地地形的不同工况,即单个山体的8种坡度,单个山体的3种高度以及两个山体的3种遮挡间距,对风场的影响分别进行了研究。通过对各工况下山体迎风面、山顶和背风面的平均风速加速比及湍流度的变化情况进行分析,提出了相应的修正公式,有效地考虑山地地形对风场的影响,得到了各工况下山地风场的平均特性和脉动特性。然后,基于试验数据及风场模型采用有限元计算理论对特高压输电塔线体系在各工况的风场条件下进行动力时程分析,并根据随机结构动力可靠度计算方法分别计算出各工况下特高压输电塔体的动力可靠度。最后,通过对比分析发现了不同山地地形条件下各工况中迎风面、山顶及背风面的不同位置输电塔体动力可靠度的变化规律。

钢空腹夹层板在建筑楼盖改造中的应用

由于使用功能的改变,建筑楼盖的大厅洞口等常需作封平改造,但新增楼盖结构的高度常受原结构楼盖高度的限制,且改造后不得损伤原楼盖的承载力。钢空腹夹层板是一种新型板系结构,用于建筑楼盖封平改造工程中,具有自重轻、跨度大、结构高度小、施工速度快等优点。以贵阳市台湾大厦底层大厅封平楼盖改造工程为例,讨论了钢空腹夹层板的简化设计和改造时的若干构造措施。

大型正多边形气柜壳体的试验研究

对正常工作状态下30万m3正多边形气柜壳体的应力与变形进行现场实测,给出组成气柜壳体的环梁、立柱和带肋壁板的变形和应变随活塞运行高度的变化曲线,分析它们在活塞运行中的受力特点和相互作用,并应用有限元模型进行分析。将简化分析方法推导的公式的计算值、有限元结果与实测数据进行比较,三者吻合较好。研究结果表明,简化设计时环梁可以视为立柱的不动支点;立柱及其两侧的部分壁板,可视为支承于环梁上的弹性地基梁;带肋壁板可视为支承于立柱上的宽翼缘梁,且存在剪力滞后现象;壁板可视为支承于横肋上的连续板;建立气柜壳体的四分之一有限元模型进行设计分析是可行的;将气柜壳体展开为平面结构体系的简化分析方法具有较好的适用性。

考虑炉体作用的塔式锅炉钢结构抗震性能分析

针对某1 000 MW褐煤塔式锅炉钢结构,为研究抗震分析中采用无炉体的简化结构模型(炉体对主钢架的地震作用通过在主钢架上施加炉体质量来实现)的可行性,重点考察了有、无炉体的结构抗震性能的差别.当有炉体时,还考察了主钢架与炉体间有、无止晃杆件两种情况下结构的抗震性能.分析表明:多遇地震下,结构均处于弹性.与有炉体结构相比,无炉体结构中主钢架的杆件应力较大;罕遇地震下,部分中心支撑受压失稳并有塑性发展,主钢架的偏心支撑无塑性发展,部分钢梁有轻微塑性发展,柱子基本处于弹性;止晃杆附近部分杆件受力较大,甚至有塑性发展,建议这些杆件的设计中考虑止晃杆传力的影响.多、罕遇地震下,主钢架层间侧移均小于规范限值.总体上,与有炉体的结构相比,无炉体的结构主钢架层间侧移和楼层侧移响应较大,表明采用无炉体的简化结构模型基本可行.