三边形桅杆风荷载谱模型试验研究

《三边形桅杆风荷载谱模型试验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。三边形桅杆风荷载谱模型试验研究　　摘要：　　对三边形格构式桅杆进行了均匀流和两种紊流下的高频测力天平风洞试验，得到了顺风向、横风向和扭转向的气动力系数以及脉动风荷载谱。采用基于风速谱的数学模型对顺风向脉动风荷载谱进行拟合，验证了该经验公式在不同流场下的适用性。根据试验所得横风向和扭转向脉动风荷载功率谱曲线的特点，建立由紊流激励和旋涡脱落激励

2、两部分组成的谱函数数学模型，最小二乘法拟合结果与风洞试验结果吻合良好。横风向脉动风荷载谱以紊流激励为主，紊流强度15%时旋涡脱落激励贡献仅占10%，扭转向脉动风荷载谱中旋涡脱落激励贡献明显增大，达到40%。　　关键词：　　格构式桅杆；高频测力天平；风洞试验；风荷载谱；参数拟合　　中图分类号：TU312　　文献标志码：A文章编号：10807为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化

3、生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　在风来流激励下，作用于单体结构上的风荷载可以分为顺风向、横风向和扭转向风荷载3类，目前对顺风向脉动风荷载和风振响应的研究比较成熟，而对于横风向和扭转向风荷载的研究还很不足，主要集中在对气动力谱的认识上。横风向脉动风荷载主要由横向紊流和旋涡脱落激励两部分组合而成，影响因素复杂，很难找出适用于各类结构形式的统一表达式和计算方法，扭转风

4、荷载主要是由建筑表面风压的不对称分布造成的，形成机理更加复杂，与顺风、横风向紊流和尾流激励都有关系。　　近年来，许多风工程专家采用风洞试验的手段针对各种断面形式的高层建筑结构提出了多种类型的横风向、扭转向的气动力谱表达式[12]，其中针对矩形截面高层建筑的研究[35]最多，部分研究成果还写入了规范。和高层结构相比，对镂空的格构式塔架的研究相对较少，梁枢果等[7]基于高频底座天平测力风洞试验，建立了3种典型格构式塔架的顺风向、横风向与扭转向一阶振型广义风荷载谱解析模型；汪之松[8]对两种钢管塔进行了风洞测力试验，采用

5、四参数公式[2]进行了风荷载谱的拟合，并讨论了各分量的相干性。研究表明，风荷载谱与结构的高度、外形、风速、紊流度等都有关系，通常试验结果都只能反映与其试验模型一致的结构的气动力特性，在实际应用中存在很大的局限性，因此，通过风洞试验来确定横风向和扭转方向的风荷载谱是目前最常采用的现实可行的方法。为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目

6、设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　桅杆结构是由细长杆身和斜拉纤绳组成的一种高柔结构，具有强非线性，对风荷载非常敏感，在风荷载作用下易产生各种复杂的风效应，除顺风向脉动风荷载外，横风向和扭转向风荷载对结构的作用同样不可忽视。基于高频测力天平风洞试验，对三边形格构式桅杆杆身的脉动风荷载谱函数进行了分析，为风振响应和等效风荷载的研究提供了依据。　　1风洞试验简介　　塔架节段模型边宽沿高度不变，几何缩尺比1∶4，模型

7、高m，弦杆直径为25mm、横斜杆直径均为14mm，塔身挡风系数，塔架模型见图1，坐标系和风向角定义如图2所示，X、Y为结构主轴，顺风向为X′轴，横风向为Y′轴，风洞阻塞率小于3%，不需要考虑风洞堵塞修正。试验在同济大学TJ2水平回流式边界层风洞中进行，作用在模型上的气动力采用应变型六分量高频动态测力天平测量。天平采样频率为300Hz，采样长度为30s。试验时模型放置在转盘上，通过转动转盘模拟不同风向角，风向角范围0°～60°，间隔5°。　　对于节段试验模型可以认为高度范围内紊流度不变，试验分别在均匀流场和两种紊流场

8、中进行。采用格栅模拟均匀紊流场并通过眼镜蛇脉动风速测试仪对风场环境进行了测试，表1给出了流场的平均风速和紊流度，模拟紊流场的顺风向和横风向脉动风速谱见图3，VonKarman谱隐含了湍流积分尺度，和试验风速谱拟合较好，其表达式为　　试验圆截面构件雷诺数为×102～×103，在亚临界范围内，格构式结构各构件尾流之间的干扰对雷诺数效应有抑制作用，且增加紊流度可以