角鋼輸電鐵塔橫擔(dān)角度風(fēng)荷載系數(shù)取值研究
發(fā)布時間：2020-12-10 01:38
完成了10 m/s、15 m/s和20 m/s來流風(fēng)速下的2個角鋼輸電鐵塔橫擔(dān)模型風(fēng)洞試驗,得到了19個風(fēng)向角下橫擔(dān)的風(fēng)軸阻力系數(shù),分析了橫擔(dān)角度風(fēng)系數(shù)、橫線向和順線向風(fēng)荷載分配系數(shù),構(gòu)造了角度風(fēng)系數(shù)函數(shù)并通過非線性擬合分析確定了擬合參數(shù)。在假定阻力系數(shù)相同的前提下,分別計算了由風(fēng)洞試驗和規(guī)范確定的橫擔(dān)有效投影面積。將試驗確定的橫擔(dān)角度風(fēng)荷載計算參數(shù)與國內(nèi)外規(guī)范值進行了對比分析,提出了橫擔(dān)阻力系數(shù)、角度風(fēng)系數(shù)和荷載分配系數(shù)的取值建議。中國規(guī)范計算橫擔(dān)阻力系數(shù)時,其計算式中的角鋼構(gòu)件阻力系數(shù)(1.3)建議由單片桁架阻力系數(shù)代替;風(fēng)向角為0°時的橫線向風(fēng)荷載和風(fēng)向角為30°時的順線向風(fēng)荷載取值偏于保守。
【文章來源】：工程力學(xué). 2017年04期 第150-159頁 北大核心
【文章頁數(shù)】：10 頁
【部分圖文】：
橫擔(dān)角度風(fēng)系數(shù)對比
膠投嗤ǖ佬藕挪杉?治魷低常?梢?實現(xiàn)天平六個力分量信號的同步采集。2.2試驗?zāi)Ｐ椭袡M擔(dān)寬高比b/a1.269，正面擋風(fēng)系數(shù)0.260；下橫擔(dān)寬高比b/a1.595，正面擋風(fēng)系數(shù)0.256。中橫擔(dān)節(jié)段模型的縮尺比為1∶5，模型全寬達220cm，高度101cm。橫擔(dān)節(jié)段模型上端和下端分別按照原型做了補償段模型，以消除風(fēng)洞邊界層的影響。中橫擔(dān)上補償段高32cm，下補償段高35cm，如圖3(a)所示。下橫擔(dān)節(jié)段模型的縮尺比為1∶5，模型全寬達200cm，高度117cm。下橫擔(dān)上補償段高35cm，下補償段高50cm，如圖3(b)所示。中橫擔(dān)測力試驗?zāi)Ｐ驼掌鐖D4所示。橫擔(dān)模型的阻力由圖4(a)整體模型阻力減去圖4(b)模型阻力得到。由于橫擔(dān)上平面對塔身與橫擔(dān)的連接面有一定遮擋效應(yīng)，會使得小風(fēng)攻角尤其是0°風(fēng)攻角時的橫擔(dān)阻力測試值偏校但由于中橫擔(dān)和下橫擔(dān)上平面分別僅布置了三根和兩根水平連桿，其對塔身與橫擔(dān)連接面的遮擋效應(yīng)較小，試驗中忽略了圖4(a)與圖4(b)模型中塔身與橫擔(dān)連接面阻力差異對橫擔(dān)模型阻力測試的影響。39.53811011022034.5(a)中橫擔(dān)(b)下橫擔(dān)圖3橫擔(dān)模型尺寸圖/cmFig.3Dimensionsofthecross-armmodel(a)橫擔(dān)+塔身+補償段(b)塔身+補償段圖4中橫擔(dān)測力試驗?zāi)Ｐ驼掌現(xiàn)ig.4Photosofthemiddlecross-armmodel上補償段橫擔(dān)塔身段下補償段塔身與橫擔(dān)連接面
154工程力學(xué)3試驗數(shù)據(jù)分析3.1試驗數(shù)據(jù)處理為了將試驗數(shù)據(jù)直接應(yīng)用于原型結(jié)構(gòu)，測量數(shù)據(jù)以無量綱的力系數(shù)和力矩系數(shù)表達。由于輸電鐵塔橫擔(dān)風(fēng)荷載計算時只考慮氣動力，以下將僅對氣動力數(shù)據(jù)并進行分析。體軸坐標(biāo)系及風(fēng)向角的規(guī)定如圖5所示，風(fēng)向角為來流方向與橫擔(dān)軸向的夾角，定義90°風(fēng)時Y軸負方向指向來流，即此時模型受到的阻力為正值，X向右、Z軸垂直于X-Y平面向上。XCYCRCDCLC圖5坐標(biāo)系及風(fēng)向角定義Fig.5Definitionofthecoordinatesystemandthewindincidenceangle根據(jù)圖5所示的坐標(biāo)系定義，各無量綱的力系數(shù)可按照下式求出：2/(0.5)iiCFVS(1)式中：iX、Y、Z，為體軸坐標(biāo)系對應(yīng)的三個主方向；Fi和Ci分別為i向氣動力及其對應(yīng)的氣動力系數(shù)；V為來流風(fēng)速，為驗證來流風(fēng)速與角鋼橫擔(dān)模型阻力系數(shù)的無關(guān)性，分別取10m/s、15m/s和20m/s；為空氣密度，取1.225kg/m3；S為參考面積，取90°風(fēng)向角時的橫擔(dān)模型迎風(fēng)面投影面積，中橫擔(dān)和下橫擔(dān)的S值分別為0.0812m2和0.0638m2。將式(1)計算得到的體軸阻力系數(shù)XC、YC沿風(fēng)軸坐標(biāo)系方向投影，即可得到模型的風(fēng)軸阻力系數(shù)DC和升力系數(shù)LC，DC和LC的計算式為：D(cossin)XYCCC,L(cossin)YXCCC(2)式中，為風(fēng)洞試驗的風(fēng)向角，即來流方向與橫擔(dān)軸向的夾角，風(fēng)向角θ的間隔為5°。根據(jù)式(2)，橫擔(dān)風(fēng)荷載合力力系數(shù)RC的計算式為：2222RXYDLCCCCC(3)圖5中的角度α為橫擔(dān)橫向風(fēng)荷載力系數(shù)XC與風(fēng)荷載合力力系數(shù)RC的夾角。3.2試驗結(jié)果分析1)阻力系數(shù)按照式(2)計算得到橫擔(dān)模型的風(fēng)軸阻力系數(shù)，中橫擔(dān)和下橫擔(dān)模型的風(fēng)
【參考文獻】：
期刊論文
[1]角鋼輸電塔桿件風(fēng)壓及體型系數(shù)的風(fēng)洞試驗研究[J]. 樓文娟,王東,沈國輝,金曉華. 華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2013(04)
[2]輸電鋼管塔體型系數(shù)風(fēng)洞試驗研究[J]. 鄧洪洲,張建明,帥群,陳強. 電網(wǎng)技術(shù). 2010(09)
[3]基于HFFB試驗的特高壓輸電塔風(fēng)振響應(yīng)分析[J]. 肖正直,李正良,汪之松,晏致濤,任坤. 工程力學(xué). 2010(04)
[4]典型輸電塔塔頭風(fēng)力特性試驗研究[J]. 張慶華,顧明,黃鵬. 振動工程學(xué)報. 2008(05)
本文編號：2907847
【文章來源】：工程力學(xué). 2017年04期 第150-159頁 北大核心
【文章頁數(shù)】：10 頁
【部分圖文】：
橫擔(dān)角度風(fēng)系數(shù)對比
膠投嗤ǖ佬藕挪杉?治魷低常?梢?實現(xiàn)天平六個力分量信號的同步采集。2.2試驗?zāi)Ｐ椭袡M擔(dān)寬高比b/a1.269，正面擋風(fēng)系數(shù)0.260；下橫擔(dān)寬高比b/a1.595，正面擋風(fēng)系數(shù)0.256。中橫擔(dān)節(jié)段模型的縮尺比為1∶5，模型全寬達220cm，高度101cm。橫擔(dān)節(jié)段模型上端和下端分別按照原型做了補償段模型，以消除風(fēng)洞邊界層的影響。中橫擔(dān)上補償段高32cm，下補償段高35cm，如圖3(a)所示。下橫擔(dān)節(jié)段模型的縮尺比為1∶5，模型全寬達200cm，高度117cm。下橫擔(dān)上補償段高35cm，下補償段高50cm，如圖3(b)所示。中橫擔(dān)測力試驗?zāi)Ｐ驼掌鐖D4所示。橫擔(dān)模型的阻力由圖4(a)整體模型阻力減去圖4(b)模型阻力得到。由于橫擔(dān)上平面對塔身與橫擔(dān)的連接面有一定遮擋效應(yīng)，會使得小風(fēng)攻角尤其是0°風(fēng)攻角時的橫擔(dān)阻力測試值偏校但由于中橫擔(dān)和下橫擔(dān)上平面分別僅布置了三根和兩根水平連桿，其對塔身與橫擔(dān)連接面的遮擋效應(yīng)較小，試驗中忽略了圖4(a)與圖4(b)模型中塔身與橫擔(dān)連接面阻力差異對橫擔(dān)模型阻力測試的影響。39.53811011022034.5(a)中橫擔(dān)(b)下橫擔(dān)圖3橫擔(dān)模型尺寸圖/cmFig.3Dimensionsofthecross-armmodel(a)橫擔(dān)+塔身+補償段(b)塔身+補償段圖4中橫擔(dān)測力試驗?zāi)Ｐ驼掌現(xiàn)ig.4Photosofthemiddlecross-armmodel上補償段橫擔(dān)塔身段下補償段塔身與橫擔(dān)連接面
154工程力學(xué)3試驗數(shù)據(jù)分析3.1試驗數(shù)據(jù)處理為了將試驗數(shù)據(jù)直接應(yīng)用于原型結(jié)構(gòu)，測量數(shù)據(jù)以無量綱的力系數(shù)和力矩系數(shù)表達。由于輸電鐵塔橫擔(dān)風(fēng)荷載計算時只考慮氣動力，以下將僅對氣動力數(shù)據(jù)并進行分析。體軸坐標(biāo)系及風(fēng)向角的規(guī)定如圖5所示，風(fēng)向角為來流方向與橫擔(dān)軸向的夾角，定義90°風(fēng)時Y軸負方向指向來流，即此時模型受到的阻力為正值，X向右、Z軸垂直于X-Y平面向上。XCYCRCDCLC圖5坐標(biāo)系及風(fēng)向角定義Fig.5Definitionofthecoordinatesystemandthewindincidenceangle根據(jù)圖5所示的坐標(biāo)系定義，各無量綱的力系數(shù)可按照下式求出：2/(0.5)iiCFVS(1)式中：iX、Y、Z，為體軸坐標(biāo)系對應(yīng)的三個主方向；Fi和Ci分別為i向氣動力及其對應(yīng)的氣動力系數(shù)；V為來流風(fēng)速，為驗證來流風(fēng)速與角鋼橫擔(dān)模型阻力系數(shù)的無關(guān)性，分別取10m/s、15m/s和20m/s；為空氣密度，取1.225kg/m3；S為參考面積，取90°風(fēng)向角時的橫擔(dān)模型迎風(fēng)面投影面積，中橫擔(dān)和下橫擔(dān)的S值分別為0.0812m2和0.0638m2。將式(1)計算得到的體軸阻力系數(shù)XC、YC沿風(fēng)軸坐標(biāo)系方向投影，即可得到模型的風(fēng)軸阻力系數(shù)DC和升力系數(shù)LC，DC和LC的計算式為：D(cossin)XYCCC,L(cossin)YXCCC(2)式中，為風(fēng)洞試驗的風(fēng)向角，即來流方向與橫擔(dān)軸向的夾角，風(fēng)向角θ的間隔為5°。根據(jù)式(2)，橫擔(dān)風(fēng)荷載合力力系數(shù)RC的計算式為：2222RXYDLCCCCC(3)圖5中的角度α為橫擔(dān)橫向風(fēng)荷載力系數(shù)XC與風(fēng)荷載合力力系數(shù)RC的夾角。3.2試驗結(jié)果分析1)阻力系數(shù)按照式(2)計算得到橫擔(dān)模型的風(fēng)軸阻力系數(shù)，中橫擔(dān)和下橫擔(dān)模型的風(fēng)
【參考文獻】：
期刊論文
[1]角鋼輸電塔桿件風(fēng)壓及體型系數(shù)的風(fēng)洞試驗研究[J]. 樓文娟,王東,沈國輝,金曉華. 華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2013(04)
[2]輸電鋼管塔體型系數(shù)風(fēng)洞試驗研究[J]. 鄧洪洲,張建明,帥群,陳強. 電網(wǎng)技術(shù). 2010(09)
[3]基于HFFB試驗的特高壓輸電塔風(fēng)振響應(yīng)分析[J]. 肖正直,李正良,汪之松,晏致濤,任坤. 工程力學(xué). 2010(04)
[4]典型輸電塔塔頭風(fēng)力特性試驗研究[J]. 張慶華,顧明,黃鵬. 振動工程學(xué)報. 2008(05)
本文編號：2907847
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