单钢管构架梁、构架柱振动研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2007年6月Jun．2007第35卷第3期(总第190期)Vo1．35No．3(Ser．No．190)单钢管构架梁、构架柱振动研究VibrationonFramBeamandPostofSingleSteelPipe杨国富(东北电力设计院，吉林长春130021)摘要：针对常见构架工程的钢管梁柱微风振动的现象，分别计算了两端简支梁的集中荷载，两端固结梁均布荷载，一端固结、一端简支梁均布荷载情况，得出单钢管一端固接、一端简支梁的自振频率是简支梁的1．5倍；两端固结梁的自振频率是简支梁的2倍；管梁的自振频率与管梁的直径、跨度、材料容重有关，与管材

2、的壁厚无关，构件的自振频率与构件的布置方向无关。认为可以暂按临界频率f<4Hz判定发生微风振动的可能性，当厂为2～3Hz时，为微风振动高发频率。关键词：风振频率；钢管构架；自振周期中图分类号：TM642．5；TU511．37文献标识码：B文章编号：1009—5306(2007)03—0015-03目前在国内的变电站构架中，采用单根钢管作根据上述理论分析，无论构件垂直或水平状态，为构架梁或构架柱，具有加工工艺简单、安装速度自振周期或频率特性与构件的布置方向无关，仅与快、观瞻效果清晰、节省钢材等多方面优越性，但由结构刚度、质点质量有关，因此以下水平梁的公式推于跨度与管径以及端部连接构造的特征因

3、素，经常导成果同样适用于垂直柱的计算。导致梁或柱微风振动的现象，例如锦州沙河营1．2自振频率计算式的几种特定形式220kV构架柱，潜江、牡丹江、敦化等500kV变电以下各式中，、k分别为构件柔度、构件刚度，站220kV构架梁均出现过风振问题，实际工程一f、分别为结构自振频率(也称为固有频率)、圆频旦出现这种问题，处理过程和处理方法令设计人员率。由k一1／8得到自振周期丁一2兀~／非常辣手，处理后的效果不够理想。式中：为单位力作用的变形量。相关参数为质量与针对常见构架工程的钢管梁柱风振问题，本文单位力作用下质点的变形量乘积。主要研究分析自振频率计算方法，力求得到能被设由m=W／g得到丁一2兀

4、／g计人员接受的最为简化的实用方法，从结构计算理式中：相关参数为重力与单位力作用下质点的变论入手分析结构自振频率，并结合工程经验判断结形量、重力加速度g。构共振条件，以解决工程设计的应急需求。综上所述，圆频率的计算公式如下式：1理论计算一~T／-~一丽(1)1．1单质点的振动方程2几种特殊构件的自振频率计算公式振动方程my+ky一0式中：Y为Y的二阶导数；为单质点质量；k为刚2．1单质点(集中荷载)作用下两端简支梁模型度。上式的通解方程为一或是一(￡)一Y。c0Swt+-~osinwt或(￡)=asin(·t+d)一何一席一愿式中：(f)是一个周期函数，其周期丁一2兀v／，，z。式中：两端

5、简支粱的断面刚度为EI，其中E为弹性收稿日期：2007—04—27作者简介：杨国富(1958一)，男，一级注册结构师，现从事变电土建设计工作。·15·维普资讯http://www.cqvip.com2007年6月吉林电力Jun．2007第35卷第3期(总第19O期)JilinElectricPowerVo1．35No．3(Ser．No．19O)模量，为惯性矩；跨度为L；集中力为。兀。／E对于直径为D、壁厚为t、截面积为5、密度为y、一^、／均布自重荷载为q的单钢管，取钢管重力的509／5作对于直径为D、壁厚为t的单钢管，均布自重荷为跨中集中质量，可以近似计算为：载q，同样取重力加速度g—W

6、／m≈10m／s=S—rot(D—t)10000mm／s，S=nt(D-t)，q=Ynt(D-t)，有：m=Yrct(D一￡)XL／2≈詈《D)g取10000mm／s。按kg—m单位制：一√x(4)则一蠢[D一(D一2]≈詈-t)。对于钢管结构：E取2．06x10“N／m，取由(2)式的最后一种表达形式得出：7．85×10。kg／m。，代入(4)式，则√^、／—■一一√—×入㈦=17875×(D-￡)／L对于有附加荷载P的情况F，司以采用等效密00D／一-~．2800D或≈if28度)，，y按下式确定：—按管径和频率计算均布荷载两端简支梁的跨度y+计算结果见表2。对于钢管结构：E一2．06

7、×10“N／m，y=表2按管径和频率计算均布荷载两端简支梁的跨度ITI7．85×10。kg／m。，代入式(3)，得出=17745．55×(D、L计算以米为单位，以下同)。，=兀2824．3×≈278oDf2780～D或≈按照管径和频率计算单质点两端简支梁的跨度，结果见表1。表1按管径和频率计算单质点两端简支梁的跨度m从以上计算结果比较可见：对于简支梁，将509／5的梁自重作为跨中集中质量，计算的自振频率误差仅为0．79，