大跨越输电塔风荷载计算的探讨.pdf

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1、大跨越输电塔风荷载计算的探讨孔伟，李华，薛庆莲(东北电力大学建筑工程学院，吉林吉林132012)摘要：利用ANSYS建立大跨越输电塔结构的有限元模型，进行模态分析得到结构的自振周期及振型。由此计算出铁塔各段风振系数，从而计算结构的风荷载，为输电塔风荷栽计算提供一些参考依据。关键词：大跨越输电塔；模态分析；风荷栽中图分类号：TM75文献标识码：A文章编号：1672—4011(2010)03一0037一020前言大跨越输电塔具有高耸柔性的特点，在设计过程中，风荷载是主要的控制性荷载。而计算风荷载过程中，考虑到脉动风压作用，计算结构的风振系数成为必要。

2、输电塔风荷载计算公式：117=jB牡牡ztoqF当杆塔全高超过60m时，风振系数尻的取值要按照《建筑结构荷载规范》来计算¨J。计算风振系数必需要计算结构的自振周期以及振型，《建筑结构荷载规范》(GB5001—2001)中给出高耸结构第一自振周期的估算公式：TI=(0．007—0．013)日上述公式适用于具有连续变化外形和质量的塔式结构，而输电塔在横担部位存在几何尺寸和质量的较大突变，若用上述公式估算结构的自振周期并不符合输电塔结构的实际情况旧jJ。本文利用有限元程序ANSYS对某一大跨越输电塔建立三维有限元数值模型，研究其动力特性从而计算出结构的

3、自振周期，进行输电塔风荷载的计算。1铁塔的有限元分析1．1有限元模型的建立输电塔塔高134．8In，呼程高113m，塔主材用Q345钢，其余材料为Q235钢材，材料为角钢截面。密度p=7850kg／MPa，弹性模量E=2．06×105MPa，结构阻尼比∈=0．05，考虑到铁塔中的垫板、螺栓以及节点板的质量，材料的密度放大1．45倍。塔主材用空间梁单元Beaml89模拟，其余杆件用空间杆单元Link8模拟，铁塔与基础为图1输电塔有限元模型固接，并假设材料处于弹性工作阶段。输电塔三维有限元模型如图1。1．2模态分析在ANSYS程序中，选用子空间法对有

4、限元模型进行模态分析并提取前5阶振型。结构自振频率和自振周期如表1所示。衰1结构前5阶自振特性表振型12345频率(Hz)O．60l0．6020．9280．9921．379周期(s)1．6641．6611．0781．0080．725计算结果得到结构的第一自振周期五为1．664s，各阶振型图如图2所示。l阶振型2阶振型3阶振型4阶振型5阶振型圈2结构前5阶振型图2结构风荷载的计算风荷载体型系数地和风压高度系数p：可以根据不同塔层的几何尺寸以及各层高度来查表确定。风振系数危=1+够t，％p，咖：／如，输电塔基本风压为‰=0．56kN／m2，按照曰类地

5、貌计算。有‰碍=1．55，查表可以得到脉动增大系数f=2．67；脉动影响系数”=0．89，修正系数如和以根据不同塔层查表确定，振型系数可以根据各个塔层的相对高度来查表确定。经计算，各段风振系数值加权平均后为1．47，小于1．6，不满足规程要求，因而要进行调整。结构投影面积，由输电塔每一段几何尺寸和构件型号来计算。铁塔风荷载计算如表2所示。表2结构风荷载计算表塔层高度。(m)卢，地8：调整后尻，(Ill2)驴(kN)1142．381．1l1．041．2025．5845．412282．371．391．1l1．3025．2060．443422．401．

6、581．161．3523．6567．804542．341．7l1．241．4021．1066．195632．441．801．291．4511．6641．586692．471．851．321．508．5932．977752．291．911．361．559．1734．8l885．82．161．991．381．5515．7958．91994．61．952．OS1．411．6015．oo53．731098．42．122．081．421．604．8018．971l1051．852．121．431．608．2629．03121131．502．171．481．

7、659．3628．1513119．61．682．201．681．857．6529．2914124．12．022．231．7l1．905．3925．8315134．82．3l2．291．731．909．3452．56(下转第39页)(2)用滚筒刷或毛刷均匀抹于混凝土表面，胶层厚度应满足设计要求。待胶体表面指触干燥后，再进行下一步施工。(3)宜根据现场实际气温决定树脂的用量并严格控制使用时间。5．1．4碳纤维布粘帖(1)按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布(100mIlo宽)。(2)调制浸渍胶(方法同底层胶)。然后均匀涂抹于所要粘帖的部位，胶层厚度应满足设计

8、要求。(3)粘帖碳纤维布，用滚筒沿纤维方向多次滚压，挤除气泡，并使粘帖剂充分浸透碳纤维布。(4)表面防护，在碳纤维布的表面抹20rrlr