输电塔半刚性连接钢管构件轴压稳定性能研究

为了研究输电塔半刚性连接钢管构件的轴压稳定性能,对60根钢管试件进行了轴压试验,分析了其失稳破坏模式和稳定承载力,并与现行设计规范计算的承载力进行了对比;建立了半刚性连接钢管构件的有限元模型,经与试验结果对比验证后开展了参数分析,研究了初始转动刚度、径厚比、材料强度以及初始缺陷对半刚性连接钢管构件的稳定系数-长细比曲线的影响;基于有限元分析的结果提出了半刚性连接钢管构件的轴压稳定计算公式。研究结果表明:半刚性连接构件的试验稳定承载力均大于铰接构件的试验稳定承载力,在所有试验工况中两者的相对差距最小为5.6%;中国和美国现行设计规范计算得到的钢管构件稳定承载力总体偏保守,分别约为试验结果的0.78倍和0.89倍;影响半刚性连接钢管构件稳定承载力的主要因素为长细比、初始转动刚度以及边界条件;提出的半刚性连接钢管构件轴压稳定计算公式能准确地预测其稳定系数并具有良好的适用性,可为实际工程提供参考。

沈阳恒隆市府广场超高层塔楼风荷载分析研究

为了确定高度350.6m沈阳恒隆市府广场塔楼结构设计的风荷载,采用刚性风洞试验与风洞数值模拟相结合的方法分析塔楼的风荷载,风洞试验研究给出楼层剪力与扭矩及风致加速度。采用四种湍流模型进行风洞数值模拟,分析建筑平均风压系数、体型系数、基底剪力及倾覆力矩,并与风洞试验进行比较,得出适用于超高层建筑风洞模拟的湍流分析模型,利用该分析模型的数值风洞模拟技术,分析塔楼13个风向角的风压系数、体型系数和基底剪力,为结构风荷载取值提供依据。研究结果表明:相比于《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)对近似矩形平面建筑物的体型系数的规定,RSM模型迎风面0.83、背风面-0.56,与规范矩形截面迎风面0.8、背风面-0.6最为接近;RSM模型与试验吻合最好;选取RSM模型来分析超高层等大型复杂结构风荷载,能够得到较为准确的结果。

塔腿主斜材夹角及塔身抗扭布置分析研究

研究了输电塔塔腿主斜材夹角对塔腿的影响并给出合适的主斜材布置角度,对比分析了输电塔塔身交叉型斜材和倒K型斜材2种不同斜材布置形式下的塔身抗扭刚度。结果表明,塔腿主斜材夹角的最优取值范围为30°~40°;倒K型斜材布置的塔身抗扭刚度要低于交叉型斜材布置的塔身抗扭刚度,扭转载荷较大时建议采用交叉型斜材塔身布置。

基于代理模型的输电塔半刚性节点弯矩-转角曲线预测方法

为了准确、高效地评估输电塔半刚性节点的力学特性,提出了一种基于代理模型的输电塔半刚性节点弯矩-转角曲线预测方法,通过引入代理模型方法近似半刚性节点几何尺寸与极限抗弯承载力、初始转动刚度之间的函数关系,建立具有较高精度的预测模型,进而结合Kish-Chen幂函数模型拟合输电塔半刚性节点的弯矩-转角曲线。结果表明,提出的基于代理模型的输电塔半刚性节点弯矩-转角曲线预测方法能减少实验和数值模拟的成本,较好地模拟输电塔半刚性节点实际受力-变形情况,为输电塔半刚性节点的工程设计和理论研究提供了参考。

网球塔的理论分析与实验探究

借助网球之间的摩擦力,可以将网球垒成多层的“网球塔”.“网球塔”问题兼具趣味性、科学性和综合性,研究该问题对锻炼大学生的综合物理素养有重要意义.本文首先以形变程度和接触面积两方面的实验验证了所选网球可以视为刚体;其次,考虑网球条纹等因素测出了球上静摩擦因数与支持力间的关系,进一步给出了稳定网球塔的理论力学分析求解方法,并结合Adams仿真与实际实验进行了验证;最后,指出除顶层外,各层的球数都相同时,可通过改变球的堆积密度和构建“耦合”结构两种方式改变网球塔的结构,并讨论了相关求解中的超静定问题.

火力发电厂脱硫吸收塔基础设计

脱硫吸收塔是火力发电厂中用于减少二氧化硫排放的重要设备,其基础设计需满足结构安全、稳定、耐久以及经济合理性要求,设计过程中需综合考虑地质条件、荷载情况、材料性能、施工工艺等多方面因素。本文主要探讨脱硫吸收塔基础设计的安全性与经济性。通过对相关规范规程的分析和研究,结合项目实际设计经验,总结了脱硫吸收塔基础的主要控制指标、埋深合理范围。通过对脱硫吸收塔浅基础实际受力分析,提出了将脱硫吸收塔基础作为刚性基础的设计方法。

螺栓松动对输电塔振动特性及抗风性能的影响研究

输电塔节点螺栓松动如未能及时发现,在风荷载作用下易造成节点损伤、严重时造成倒塌事件。以11BB-ZYT角钢输电塔为研究对象,首先开展铁塔半刚性节点模型研究,通过对不同节点刚度的分析,在ANSYS有限元软件中验证非线性弹簧单元模拟螺栓节点半刚性进行建模的可行性;随后开展螺栓松动对输电塔自振频率及抗风性能影响的研究,通过ANSYS有限元软件、结合输电塔真型试验测试,分别对比不同工况下自振频率、受风荷载影响塔顶位移和杆材应力变化。研究表明,输电塔振动受变坡处主材搭接节点螺栓松动影响较为明显,弯曲和扭转振动频率降幅达6%;斜材等位置螺栓松动对结构振动和抗风能力弯曲振动影响不大;塔顶最大位移和主材最大应力受风攻角影响明显,其中90°风攻角下塔顶位移达到最大值,45°风攻角下主材应力达到最大值。因此在输电塔设计时应加强对主材搭接节点螺栓的防松动设计,日常巡检中也应重点检查主材搭接处螺栓的拧紧情况。

多塔悬索桥主缆与鞍座滑动失稳临界跨径

选取中塔刚度和避免中塔塔顶处的缆鞍滑动是多塔悬索桥设计的两个关键问题.通过理论推导,研究了加劲钢箱梁和钢桁梁多塔悬索桥的刚性和柔性中塔的缆鞍滑动临界跨径,对比分析了缆鞍滑动特性并讨论了抗滑安全系数的取值问题.研究结果表明,抗滑安全系数主要与恒、活载的比值以及跨径有关,且随跨径的增长而增大.当跨径达到临界跨径时,刚性中塔的主缆能自动满足抗滑条件;柔性中塔的临界跨径随塔顶水平相对位移的增加接近线性减小.

大型冷却塔风荷载干扰系数的取值方法

以国内某电厂超大型冷却塔为研究对象,采用刚性模型测压试验方法获得塔体表面风压时程,通过计算获得各风向角下按不同取值依据得到的干扰系数,探讨合适的取值方法以指导设计。基于风洞试验风压测试数据和有限元时程响应分析得到的位移和应力数据,分别计算群塔状态的干扰系数,比较分析不同干扰系数的特点,进一步基于风压分布积分表达式推导力系数与风压系数之间的关系,并比较研究双塔布置状态下不同干扰系数取值方法之间的差异。研究结果表明:与响应干扰系数相比最大正压干扰系数偏小而最小负压干扰系数偏大,阻力系数干扰系数无法完全衡量壳体响应干扰效应,而通过有限元计算得到的位移或应力干扰系数离散性较小且直接反映风荷载作用效应,推荐设计中以之为依据进行取值。

马鞍山长江公路大桥塔梁固结处模型试验研究

为研究马鞍山长江公路大桥塔梁固结处的受力性能,对实桥相应部位进行缩尺模型试验,并结合有限元计算对模型进行受力分析。选取半幅实桥中相应部位的塔柱和含塔梁固结处的下横梁及加劲梁制作成1∶4缩尺模型,进行塔梁固结处控制工况加载,并采用ANSYS建立相应空间三维实体模型进行理论计算。试验结果与有限元计算结果表明:塔梁固结处各部位的应力均满足规范要求,结构具有足够的安全度。

大型冷却塔双塔组合表面风压干扰效应试验

针对圆截面双曲线冷却塔双塔组合展开刚体模型测压风洞试验,研究双塔在不同间距不同来流方向下的表面动静态风压分布情况.通过与单塔刚体模型测压试验结果进行对比,分析双塔组合风压干扰因子和等效风荷载比例系数随塔距及风向角的变化关系.同时,对双塔在几种典型布置形式下的表面动静态风压分布和绕流状态进行了深入的分析.研究发现:即使塔间距L/D≥3,干扰因子仍大于1.2,且干扰效应与来流风向有重要关系.当以阻力系数均值为指标时,双塔布置与当地主导风向夹角宜在0°～40°之间.

固支塔架缆风设计计算

为了寻求大跨度、吊重大的缆吊桥梁施工中的塔架缆风结构的合理设计 ,根据索的特性 ,讨论塔架缆风的共同工作机理 ,以固支塔架缆风为例 ,采用变形协调原理 ,在规范要求的控制位移条件下 ,侧向荷载作用时 ,塔架缆风结构的缆风设计数量及安装张力。

1000kV特高压交流输电线路双回耐张塔刚性跳线电晕抑制分析

特高压交流1 000 kV双回耐张塔结构复杂,为分析其刚性跳线表面电场分布,并抑制电晕放电,运用3维有限元分析软件ANSYS,考虑了杆塔、金具、绝缘子串等因素和相间影响,计算了特高压双回耐张塔采用铝管式结构时刚性跳线的表面电场分布,对比分析了跳线表面场强的不同影响因素;并选取特高压试验示范工程典型单回耐张塔JTP3,通过电场仿真计算结合实地电晕测量,确定了特高压双回耐张塔刚性跳线表面场强的控制值;最后研究了跳线表面场强随弧垂值、耐张塔转角度数以及跳线直径的变化规律。研究结果表明:相间影响对中相跳线表面场强影响相对较大,杆塔、大地以及回间影响对中相跳线表面场强的影响百分比<5%,特高压双回耐张塔刚性跳线表面场强控制值可取为2 600 kV/m,刚性跳线应选用JL/G3A-900/40型导线并在实际安装中应使弧垂值控制在<0.2 m。

结构阻尼对风力机塔架振动特性的影响

采用刚体有限元方法建立风力机塔架的三维结构动力学模型。研究湍流风况下风力机塔架弯曲、扭转及沿重力方向的固有振动特征,分析结构阻尼对塔架振动特性的影响。计算结果显示:塔架沿重力向和沿轴扭转的振动特征比弯曲振动复杂得多;结构阻尼能够很容易消除弯曲振动的高阶频率,但其对塔架扭转振动的耗散作用则不显著;塔架重力向振动的高阶频率在很大的结构阻尼下才能被消除。随着阻尼的增大,塔架一阶弯曲振动的主导作用减弱,振动特征被外界湍流风所控制。

马鞍山长江公路大桥三塔悬索桥钢箱梁设计特色

马鞍山长江公路大桥左汊主桥为三塔两跨悬索桥,其主梁采用钢箱梁结构。根据结构受力合理、施工方便、节省材料等原则设计了钢箱梁。横隔板采用空腹桁架式结构,既满足结构受力要求,又可减轻结构重量、便于施工;在中塔位置采用下横梁与钢箱梁不等高的固结设计,使下横梁内力及钢箱梁应力满足设计要求;塔梁固结设计增大了钢箱梁的竖向刚度,减小了中塔顶主缆的不平衡水平力;在标准节段与塔梁固结段设置变高段使塔梁固结位置应力传递匀顺;将锚拉板与钢箱梁内纵腹板连为一体并伸出钢箱梁顶板,桥面荷载直接通过纵向腹板及横隔板耳板传给吊索,避免了设置复杂的吊索锚固加劲构造及吊索锚固耳板与桥面板间直接承受拉力的焊缝。

脱臭塔支承圈校核有限元分析

利用ANSYS软件建立脱臭塔器支撑圈的力学模型,计算分析了支撑圈强度和刚度,得到了支承圈在工作状态下的应力和位移分布规律,分析表明:支承圈不会发生强度和刚度失效,但支承圈采用矩形截面结构并不合理。

公铁合建四塔斜拉桥桥塔设计研究

以珠机(珠海市区至机场)城际铁路金海特大桥四塔斜拉桥为背景,为研究桥塔材质与布置方式对四塔斜拉桥静、动力性能的影响,比选了全混凝土塔、全钢塔、中间混凝土塔+两边钢塔混合布置3种方案。结果表明:中间混凝土塔+两边钢塔与全混凝土塔相比,结构体系刚度差别很小;全部采用钢塔时,结构体系刚度相对较小;混凝土塔和钢塔在外轮廓尺寸相同的前提下,中塔为混凝土塔时混凝土应力较大;混凝土塔抗震性能较差,钢塔抗震性能较好。综合考虑结构受力、构造、施工等因素,推荐采用全钢塔方案。

北京机场新塔台结构风洞试验研究

对首都机场新塔台结构的刚性模型和气动弹性模型进行了风洞试验研究 ,提出了考虑弗劳德数等一系列相似参数模拟的高耸塔台结构气动弹性模型的设计制作方法 。

节点半刚性对特高压钢管塔静力特性的影响

特高压输电线路工程中大量采用钢管塔,特高压钢管塔斜材、隔材与主材连接大多采用插板型式,其连接表现出既不同于刚接又不同于铰接的力学特性,特高压钢管塔节点属于半刚性节点。本文采用一种刚度可调的半刚性节点单元模拟特高压钢管塔节点连接,建立了考虑节点半刚性的特高压钢管塔有限元模型,并分析了节点半刚性对特高压钢管塔静力特性的影响。研究发现:节点半刚性对特高压钢管塔导地线挂点位移影响最大可达65.990%、对杆件轴力影响最大可达-102.256%;这表明对特高压钢管塔内力计算时应考虑节点的半刚性对设计结果的影响。

高耸塔台结构抗风实验研究

本文对首都机场新塔台结构的刚性模型和气动弹性模型进行了风洞试验研究,提出了考虑弗劳德数等一系列相似参数模拟的高耸塔台结构气动弹性模型的设计制作方法,获得了高耸塔台结构的风压分布规律及加速度风振响应特性.