单钢管避雷针高柔结构横风向风致响应研究

单钢管避雷针结构横截面为圆形且基频较低,在运营过程中容易发生风振现象,采用双向流固耦合方法对其进行3维数值风洞模拟,探讨7种风速下钢管避雷针结构受力性能及风振响应,并与现行的国家规范条文对比。分析结果表明:在典型风速下避雷针结构两侧所受横风向风压力最大为1.03 kPa,是顺风向风压力的1.72倍,且在不同节段钢管连接处风压力突变现象显著;当风速大于10 m/s时,避雷针结构所受横风向风压大于规范提供的风荷载标准值,两者相差42%,且结构顶端位移相差30.6%;当风速大于20 m/s时,避雷针结构横风向振动频率与避雷针结构高阶自振频率接近,避雷针结构易发生高阶弯曲振动,存在安全隐患。

避雷针法兰节点高强螺栓风振疲劳性能

为研究风荷载对避雷针结构法兰节点高强螺栓疲劳性能的影响,采用双向流固耦合方法对其进行三维数值风洞模拟,基于雨流计数法与等效应力幅公式,结合M24高强螺栓常幅疲劳试验数据,预测不同风速工况下的高强螺栓疲劳寿命。结果表明:风环境场内法兰节点迎风驻点处高强螺栓应力最大,且应力集中位置与常幅疲劳试验断口位置基本吻合;高强螺栓位移响应易与结构前4阶频率产生共振,尤其在0.40 Hz和1.96 Hz频率下的响应较为显著;不同风速组合工况对高强螺栓疲劳寿命影响较大,其中组合风速差值为10 m/s工况下所计算的等效应力幅增长率是组合风速差值为5 m/s工况下的2.8倍,对结构二阶效应更为明显。