Vibration attenuation performance of wind turbine tower using a prestressed tuned mass damper under seismic excitation

With the rapid development of large megawatt wind turbines,the operation environment of wind turbine towers(WTTs)has become increasingly complex.In particular,seismic excitation can create a resonance response and cause excessive vibration of the WTT.To investigate the vibration attenuation performance of the WTT under seismic excitations,a novel passive vibration control device,called a prestressed tuned mass damper(PS-TMD),is presented in this study.First,a mathematical model is established based on structural dynamics under seismic excitation.Then,the mathematical analytical expression of the dynamic coefficient is deduced,and the parameter design method is obtained by system tuning optimization.Next,based on a theoretical analysis and parameter design,the numerical results showed that the PS-TMD was able to effectively mitigate the resonance under the harmonic basal acceleration.Finally,the time-history analysis method is used to verify the effectiveness of the traditional pendulum tuned mass damper(PTMD)and the novel PS-TMD device,and the results indicate that the vibration attenuation performance of the PS-TMD is better than the PTMD.In addition,the PS-TMD avoids the nonlinear effect due to the large oscillation angle,and has the potential to dissipate hysteretic energy under seismic excitation.

钢制风力机塔架非线性预应力调谐质量阻尼器振动控制性能研究

悬吊式调谐质量阻尼器原理明确、安装简便,已在高层建筑、高耸输电塔等众多结构中得到了广泛应用,近年来在钢制风力机塔筒方面也逐步得到广泛关注。预应力调谐质量阻尼器(prestressed tuned mass damper,PS-TMD)通过附加下拉索并施加预拉力,可采用摆长和预拉力两个参数进行振动控制调谐,在高柔钢制风力机塔架振动控制中能充分发挥作用。但PS-TMD中拉索变形会引起非线性响应,进而影响控制性能。鉴于此,基于动力学原理建立考虑柔索效应的PS-TMD非线性运动方程,推导了拉索发生变形情况下PS-TMD动力系数及分支共振点频率比;通过优化分析给出了PS-TMD最佳调谐参数的选择方法;某3.2 MW风力机塔筒数值算例结果表明,考虑柔索效应后PS-TMD的动力系数幅值小于同参数下线性PS-TMD,共振响应下减振性能和能量耗散能力更为突出。5组风载荷下振动控制结果表明,考虑柔索效应后PS-TMD对塔架结构的风致响应振动控制效果优于相应线性PS-TMD系统。

蚌埠奥体中心体育场大悬挑预应力罩棚钢结构施工新技术

蚌埠奥体中心体育场作为第十四届安徽省省运会的主场馆,首次使用了龙鳞金属屋面板,其建筑艺术造型优美,整体呈蛟龙形态。阐述了蚌埠奥体中心体育场大悬挑预应力罩棚钢结构工程的施工方法和技术重难点;详细介绍了调谐质量阻尼器减振系统、大悬挑预应力的张拉、龙鳞金属屋面板模块化施工等一系列施工关键技术;采用MIDAS Gen建立了蚌埠奥体中心体育场大悬挑预应力罩棚钢结构的整体计算模型,模拟分析了结构施工全过程;采用无线监测系统对结构施工全过程进行了应力和变形监测,并将实测值和计算值进行对比分析。研究了施加调频质量阻尼器前后结构的动力响应,对调频质量阻尼器的减振效果做出了合理性的评价。研究表明:本工程采用的施工新技术和措施为大悬挑预应力罩棚钢结构的安全施工和健康运营提供了有效保障。

汕头亚青会场馆项目(一期)钢结构关键技术分析

汕头亚青会场馆项目(一期)位于沿海强风、台风易发的高烈度地区,钢屋盖采用倒三角立体悬臂桁架+拱桁架的结构体系,存在结构跨度大、悬挑大、风振响应、温度效应明显等设计难点。从结构体系、设计条件、力学概念出发,通过传力路径分析、温度作用精细分析、振动分析、防连续倒塌分析等,最终采用柱内预应力拉索、弹簧阻尼支座、调谐质量阻尼器、现场温度监测等措施解决结构振动、温度效应等问题。分析结果表明,钢结构体系合理,抗震和抗风性能好,结构整体性强。

单钢管避雷针减振设计技术研究

单钢管避雷针的长细比过大,刚度较小,在风荷载作用下容易发生风致振动和涡激振动,导致避雷针的根部或法兰连接部位的焊缝或螺栓产生疲劳破坏。为了减少避雷针在风荷载下的振动,采取相关减振措施。采用有限元软件ABAQUS对结构进行建模分析,比较三种减振方案的不同效果。结果表明,基于特制调频质量阻尼器（TMD）的减振装置效果好并易于实施,在合理设计下能够显著减小振动;而内置预应力拉索方案没有明显的减振效果;采用灌浆加强的双法兰连接构造虽然未能减小振动,但是局部的加强有助于降低关键部位的应力水平,进而提高疲劳性能。此外,对格构式避雷针进行建模分析,与单钢管避雷针比较发现,格构式避雷针在风荷载下的力学性能优于单钢管式避雷针。

安徽蚌埠体育中心体育场非对称大悬挑流线曲面钢罩棚结构设计

安徽蚌埠体育中心体育场钢屋盖采用空间钢结构体系,下部看台采用现浇混凝土框架结构体系,罩棚由两个高低大小均不相同且各个方向均不对称的弧形组成,单个罩棚呈现由高向低变化、由大向小变化的水滴形态,两个罩棚没有连接却在空中互相呼应,整体呈现卧龙摆尾的形态;介绍了钢屋盖关于大、小两个参数化选型的流线型罩棚的结构选型及布置;通过运用调整结构构造、体外预应力张拉索和调频质量阻尼器三种方法,解决了由于单个柱支承单榀钢架且罩棚后端没有落地,导致整体结构有前倾态势、悬挑钢梁挠度过大以及结构振动影响观看效果等技术难点。