台风风场下输电塔结构风效应的研究

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1、浙江大学硕士学位论文摘要在台风多发地区，土木工程结构抗风设计主要针对台风作用，但是我国现行结构设计规范并未对台风设计风速作出明确规定。近年来现场实测表明，台风风场区别于良态风场的特征主要表现为强度大，湍流度和阵风因子高，风场影响因素复杂且变异性显著等。在200m。300m高度以下的台风近地边界层内，平均风剖面一般能较好地满足幂指数关系，但指数仅受众多因素影响，相对良态风场而言变化较大。基于1949年-2010年间影响广东省汕尾气象台站的热带气旋观测记录，采用模拟圆法和概率统计分析，确定了影响该地区的台风关

2、键参数的最优概率模型。通过随机抽样模拟了104组台风，分别代入YanMeng台风风场模型，并以汕尾站1953年-2009年的最大风速为拟合目标，优化了“等效粗糙长度z0”，从而确定了该地区台风风剖面指数a=O．143。以同塔四回路角钢输电塔为试验对象，论述了输电铁塔进行风洞风振试验时气动弹性模型所需要满足的相似准则。充分考虑角钢输电塔自身的杆件及构造特点，提出既满足相似准则且更接近角钢弯曲刚度和实际受力性能的“分布剐度法”，并对配重方式进行了优化，制作完成了精细的角钢输电塔气动弹性模型。通过B类风场和台风

3、风场的测振对比试验，研究了台风风场作用下同塔四回路长横担角钢输电塔的风振特性。试验结果表明两类风场作用下，输电塔风振特性基本相似；台风风场下的加速度均方根响应约为B类风场作用下对应值的1．4倍；在脉动风荷载作用下塔头被激发出较低的扭转频率，除了塔身整体弯曲振动外，还伴随了明显的塔头扭转振动，导致长横担端部的加速度响应明显大于塔身相同高度处的响应。从频率特征和气动阻尼角度分析了长横担角钢输电塔的气动弹性效应。风速变化对测点加速度响应谱的形态和角钢塔弯曲频率基本没有影响，但复杂的气固耦合效应引起扭转频率降低。

4、联合采用经验模态分解法、随机减量法和希尔伯特变换法识别了角钢塔的结构阻尼比，并讨论了B类风场和台风风场作用下气动阻尼的变化特性。最后，通过谐波叠加法生成台风风场下的风速时程，动力时程分析表明适当地考虑气动阻尼影响后，数值计算得到的输电塔风振响应与试验结果吻合较好。关键词：台风；角钢塔；气弹模型；风洞试验；气固耦合；气动阻尼IV浙江大学硕士学位论文AbstractIntyphoon-proneregions，wind-resistantdesignofcivilengineeringstructuresma

5、inlyaimsattyphooneffects，butcurrentstructuraldesigncodeshavenotsetexplicitspecificationsontyphoonloads．Recently,6eldmeasurementshaveobservedthattyphoons．characterizedbytheirhighmeanvelocities，severeturbulentintensitiesandgustiness，complicateinfluentialfac

6、torsandobviousvariations．behavequitedifferentlyfromnormalwinds．Inthelower200metresoftyphoonboundarylayer,therelationshipbetweenmeanwindspeedandheightcanwellmeetthepower-law．Thepowerexponentoftheprofileisaffectedbymanyfactorsandchangesgreatlv．Accordingtoth

7、etropicalcycloneobservationrecordsaffectedShanweiweatherstationbetween1949and2010．optimalprobabilitymodelsofkeYtyphoonparameters，includingcenterlongirudeandlatitude，centralpressuredifference，overalltranslationspeedanddirection,aswellasradiusofmaximumwinds

8、peedfortyphoonsinfluencedthetargetregionwerederivedbyusingsimulationcirclemethodandstatisticalprobabilityanalysis．Wimrandomsamplingtechnique,10"groupsoftyphoonsweresimulatedandtookintoYahMengtyphoonwindfidelmodelres