臺風(fēng)風(fēng)場下輸電塔結(jié)構(gòu)的風(fēng)效應(yīng)研究.pdf

1、在臺風(fēng)多發(fā)地區(qū)，土木工程結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計主要針對臺風(fēng)作用，但是我國現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范并未對臺風(fēng)設(shè)計風(fēng)速作出明確規(guī)定。近年來現(xiàn)場實測表明，臺風(fēng)風(fēng)場區(qū)別于良態(tài)風(fēng)場的特征主要表現(xiàn)為強度大，湍流度和陣風(fēng)因子高，風(fēng)場影響因素復(fù)雜且變異性顯著等。
　　 在200m～300m高度以下的臺風(fēng)近地邊界層內(nèi)，平均風(fēng)剖面一般能較好地滿足冪指數(shù)關(guān)系，但指數(shù)α受眾多因素影響，相對良態(tài)風(fēng)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(fēng)關(guān)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(fēng)，分別代入YanMeng臺風(fēng)風(fēng)場模型，并以汕尾站1953年～2009年的最大風(fēng)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(fēng)風(fēng)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(fēng)洞風(fēng)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(gòu)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(fēng)場和臺風(fēng)風(fēng)場的測振對比試驗，研究了臺風(fēng)風(fēng)場作用下同塔四回路長橫擔(dān)角鋼輸電塔的風(fēng)振特性。試驗結(jié)果表明兩類風(fēng)場作用下，輸電塔風(fēng)振特性基本相似；臺風(fēng)風(fēng)場下的加速度均方根響應(yīng)約為B類風(fēng)場作用下對應(yīng)值的1.4倍；在脈動風(fēng)荷載作用下塔頭被激發(fā)出較低的扭轉(zhuǎn)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(zhuǎn)振動，導(dǎo)致長橫擔(dān)端部的加速度響應(yīng)明顯大于塔身相同高度處的響應(yīng)。
　　 從頻率特征和氣動阻尼角度分析了長橫擔(dān)角鋼輸電塔的氣動彈性效應(yīng)。風(fēng)速變化對測點加速度響應(yīng)譜的形態(tài)和角鋼塔彎曲頻率基本沒有影響，但復(fù)雜的氣固耦合效應(yīng)引起扭轉(zhuǎn)頻率降低。聯(lián)合采用經(jīng)驗?zāi)B(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(jié)構(gòu)阻尼比，并討論了B類風(fēng)場和臺風(fēng)風(fēng)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(fēng)風(fēng)場下的風(fēng)速時程，動力時程分析表明