角钢输电铁塔横担角度风荷载系数取值研究
发布时间：2020-12-10 01:38
完成了10 m/s、15 m/s和20 m/s来流风速下的2个角钢输电铁塔横担模型风洞试验,得到了19个风向角下横担的风轴阻力系数,分析了横担角度风系数、横线向和顺线向风荷载分配系数,构造了角度风系数函数并通过非线性拟合分析确定了拟合参数。在假定阻力系数相同的前提下,分别计算了由风洞试验和规范确定的横担有效投影面积。将试验确定的横担角度风荷载计算参数与国内外规范值进行了对比分析,提出了横担阻力系数、角度风系数和荷载分配系数的取值建议。中国规范计算横担阻力系数时,其计算式中的角钢构件阻力系数(1.3)建议由单片桁架阻力系数代替;风向角为0°时的横线向风荷载和风向角为30°时的顺线向风荷载取值偏于保守。
【文章来源】：工程力学. 2017年04期 第150-159页 北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
横担角度风系数对比
胶投嗤ǖ佬藕挪杉?治鱿低常?梢?实现天平六个力分量信号的同步采集。2.2试验模型中横担宽高比b/a1.269，正面挡风系数0.260；下横担宽高比b/a1.595，正面挡风系数0.256。中横担节段模型的缩尺比为1∶5，模型全宽达220cm，高度101cm。横担节段模型上端和下端分别按照原型做了补偿段模型，以消除风洞边界层的影响。中横担上补偿段高32cm，下补偿段高35cm，如图3(a)所示。下横担节段模型的缩尺比为1∶5，模型全宽达200cm，高度117cm。下横担上补偿段高35cm，下补偿段高50cm，如图3(b)所示。中横担测力试验模型照片如图4所示。横担模型的阻力由图4(a)整体模型阻力减去图4(b)模型阻力得到。由于横担上平面对塔身与横担的连接面有一定遮挡效应，会使得小风攻角尤其是0°风攻角时的横担阻力测试值偏校但由于中横担和下横担上平面分别仅布置了三根和两根水平连杆，其对塔身与横担连接面的遮挡效应较小，试验中忽略了图4(a)与图4(b)模型中塔身与横担连接面阻力差异对横担模型阻力测试的影响。39.53811011022034.5(a)中横担(b)下横担图3横担模型尺寸图/cmFig.3Dimensionsofthecross-armmodel(a)横担+塔身+补偿段(b)塔身+补偿段图4中横担测力试验模型照片Fig.4Photosofthemiddlecross-armmodel上补偿段横担塔身段下补偿段塔身与横担连接面
154工程力学3试验数据分析3.1试验数据处理为了将试验数据直接应用于原型结构，测量数据以无量纲的力系数和力矩系数表达。由于输电铁塔横担风荷载计算时只考虑气动力，以下将仅对气动力数据并进行分析。体轴坐标系及风向角的规定如图5所示，风向角为来流方向与横担轴向的夹角，定义90°风时Y轴负方向指向来流，即此时模型受到的阻力为正值，X向右、Z轴垂直于X-Y平面向上。XCYCRCDCLC图5坐标系及风向角定义Fig.5Definitionofthecoordinatesystemandthewindincidenceangle根据图5所示的坐标系定义，各无量纲的力系数可按照下式求出：2/(0.5)iiCFVS(1)式中：iX、Y、Z，为体轴坐标系对应的三个主方向；Fi和Ci分别为i向气动力及其对应的气动力系数；V为来流风速，为验证来流风速与角钢横担模型阻力系数的无关性，分别取10m/s、15m/s和20m/s；为空气密度，取1.225kg/m3；S为参考面积，取90°风向角时的横担模型迎风面投影面积，中横担和下横担的S值分别为0.0812m2和0.0638m2。将式(1)计算得到的体轴阻力系数XC、YC沿风轴坐标系方向投影，即可得到模型的风轴阻力系数DC和升力系数LC，DC和LC的计算式为：D(cossin)XYCCC,L(cossin)YXCCC(2)式中，为风洞试验的风向角，即来流方向与横担轴向的夹角，风向角θ的间隔为5°。根据式(2)，横担风荷载合力力系数RC的计算式为：2222RXYDLCCCCC(3)图5中的角度α为横担横向风荷载力系数XC与风荷载合力力系数RC的夹角。3.2试验结果分析1)阻力系数按照式(2)计算得到横担模型的风轴阻力系数，中横担和下横担模型的风
【参考文献】：
期刊论文
[1]角钢输电塔杆件风压及体型系数的风洞试验研究[J]. 楼文娟,王东,沈国辉,金晓华. 华中科技大学学报(自然科学版). 2013(04)
[2]输电钢管塔体型系数风洞试验研究[J]. 邓洪洲,张建明,帅群,陈强. 电网技术. 2010(09)
[3]基于HFFB试验的特高压输电塔风振响应分析[J]. 肖正直,李正良,汪之松,晏致涛,任坤. 工程力学. 2010(04)
[4]典型输电塔塔头风力特性试验研究[J]. 张庆华,顾明,黄鹏. 振动工程学报. 2008(05)
本文编号：2907847
【文章来源】：工程力学. 2017年04期 第150-159页 北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
横担角度风系数对比
胶投嗤ǖ佬藕挪杉?治鱿低常?梢?实现天平六个力分量信号的同步采集。2.2试验模型中横担宽高比b/a1.269，正面挡风系数0.260；下横担宽高比b/a1.595，正面挡风系数0.256。中横担节段模型的缩尺比为1∶5，模型全宽达220cm，高度101cm。横担节段模型上端和下端分别按照原型做了补偿段模型，以消除风洞边界层的影响。中横担上补偿段高32cm，下补偿段高35cm，如图3(a)所示。下横担节段模型的缩尺比为1∶5，模型全宽达200cm，高度117cm。下横担上补偿段高35cm，下补偿段高50cm，如图3(b)所示。中横担测力试验模型照片如图4所示。横担模型的阻力由图4(a)整体模型阻力减去图4(b)模型阻力得到。由于横担上平面对塔身与横担的连接面有一定遮挡效应，会使得小风攻角尤其是0°风攻角时的横担阻力测试值偏校但由于中横担和下横担上平面分别仅布置了三根和两根水平连杆，其对塔身与横担连接面的遮挡效应较小，试验中忽略了图4(a)与图4(b)模型中塔身与横担连接面阻力差异对横担模型阻力测试的影响。39.53811011022034.5(a)中横担(b)下横担图3横担模型尺寸图/cmFig.3Dimensionsofthecross-armmodel(a)横担+塔身+补偿段(b)塔身+补偿段图4中横担测力试验模型照片Fig.4Photosofthemiddlecross-armmodel上补偿段横担塔身段下补偿段塔身与横担连接面
154工程力学3试验数据分析3.1试验数据处理为了将试验数据直接应用于原型结构，测量数据以无量纲的力系数和力矩系数表达。由于输电铁塔横担风荷载计算时只考虑气动力，以下将仅对气动力数据并进行分析。体轴坐标系及风向角的规定如图5所示，风向角为来流方向与横担轴向的夹角，定义90°风时Y轴负方向指向来流，即此时模型受到的阻力为正值，X向右、Z轴垂直于X-Y平面向上。XCYCRCDCLC图5坐标系及风向角定义Fig.5Definitionofthecoordinatesystemandthewindincidenceangle根据图5所示的坐标系定义，各无量纲的力系数可按照下式求出：2/(0.5)iiCFVS(1)式中：iX、Y、Z，为体轴坐标系对应的三个主方向；Fi和Ci分别为i向气动力及其对应的气动力系数；V为来流风速，为验证来流风速与角钢横担模型阻力系数的无关性，分别取10m/s、15m/s和20m/s；为空气密度，取1.225kg/m3；S为参考面积，取90°风向角时的横担模型迎风面投影面积，中横担和下横担的S值分别为0.0812m2和0.0638m2。将式(1)计算得到的体轴阻力系数XC、YC沿风轴坐标系方向投影，即可得到模型的风轴阻力系数DC和升力系数LC，DC和LC的计算式为：D(cossin)XYCCC,L(cossin)YXCCC(2)式中，为风洞试验的风向角，即来流方向与横担轴向的夹角，风向角θ的间隔为5°。根据式(2)，横担风荷载合力力系数RC的计算式为：2222RXYDLCCCCC(3)图5中的角度α为横担横向风荷载力系数XC与风荷载合力力系数RC的夹角。3.2试验结果分析1)阻力系数按照式(2)计算得到横担模型的风轴阻力系数，中横担和下横担模型的风
【参考文献】：
期刊论文
[1]角钢输电塔杆件风压及体型系数的风洞试验研究[J]. 楼文娟,王东,沈国辉,金晓华. 华中科技大学学报(自然科学版). 2013(04)
[2]输电钢管塔体型系数风洞试验研究[J]. 邓洪洲,张建明,帅群,陈强. 电网技术. 2010(09)
[3]基于HFFB试验的特高压输电塔风振响应分析[J]. 肖正直,李正良,汪之松,晏致涛,任坤. 工程力学. 2010(04)
[4]典型输电塔塔头风力特性试验研究[J]. 张庆华,顾明,黄鹏. 振动工程学报. 2008(05)
本文编号：2907847
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