基于全气弹模型的混凝土吸热塔气动阻尼研究
发布时间：2022-01-27 07:54
广播电视塔、通信塔、输电塔等为典型的高耸结构,高耸结构具有细长、轻柔和低阻尼的特点,在风荷载作用下容易发生由涡激振动引起的横风向共振响应。风荷载和阻尼的准确估计是验算风致响应和涡振幅值的基础,其中阻尼是影响结构动力响应最重要和最不确定的参数。本文以某243m高光热电站吸热塔为工程背景,在已有吸热塔气弹模型的基础上进行了风洞试验,对其气动阻尼进行识别,可以为类似结构的风致响应验算、减振控制和仿真建模的参数选取提供一定的参考依据。全文主要工作如下:（1）对气动阻尼识别的随机减量技术和随机子空间法进行了介绍;重点介绍了数据式子空间法。（2）介绍了多自由度气弹模型设计的基本原理;对模型的相似参数设计和模型制作过程进行了介绍。（3）在正式试验前,进行了初步的验证性试验,并且将随机减量技术、随机子空间法和已有的卡尔曼滤波法的识别结果进行对比,验证了所用方法的准确性。在已有吸热塔气弹模型的基础上进行了一系列风洞试验。分别用两种方法对气弹模型横风向和顺风向气动阻尼进行识别;研究了气动阻尼随折减风速的变化规律。通过粘贴胶带使模型具有4种不同的结构阻尼,得到了结构阻尼对气动阻尼的影响。结构阻尼与响应振幅具...
【文章来源】：湖南大学湖南省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型高耸结构
图 1.2 卡门涡街[5]风向交替脱落的旋涡会引起与气流方向垂直的涡激力。这横风向振动。旋涡脱落的频率可以用下式来表示：f StU Df 为旋涡脱落频率，St 为斯托罗哈数，U 为来流平均风速，风速平面上的特征尺寸，对圆柱体取直径。可得涡脱频率随风速的增大成线性增大的趋势，但是当结风向漩涡脱落频率相等时会引起结构的某阶涡激共振。在时，由于结构振动与气流的相互反馈作用，会出现一个风速速区间内，涡脱频率不再遵循上式的变化规律，而是趋于lock-on）现象，见图 1.3。这种现象会增大涡振发生的可1.21.4频率征值比ns/neSt=0.198
图 3.1 吸热塔效果图耸结构，此吸热塔结构阻尼比控制目标低于细比大和柔度大的特点突出，这些特点使得激振动，而且已有试验结果表明涡振区的响结构设计起控制作用。由于风的随机性，加其响应更加复杂；为了更加准确的研究结构是除实测之外最为准确的研究手段。Temp不同的方法制作过超高层建筑、冷却塔等结气弹模型相比较，多自由度气弹模型在更真似准则提出了更严格的要求。系的模拟中，阻尼比相似的控制难度比较大低的特点。根据已有的阻尼比实测资料[36]可阻尼比一般会越小，当建筑物高度超过 20，其结构阻尼比一般都会小于 0.5%。相对于造相对简单，导致结构内部的耗能构件较少
【参考文献】：
期刊论文
[1]二维联合概率密度函数构造方法及结构并联系统可靠度分析[J]. 李典庆,吴帅兵,周创兵,方国光. 工程力学. 2013(03)
[2]北京机场新塔台结构风洞试验研究[J]. 石启印,李爱群,李培彬,娄宇,陈骝. 土木工程学报. 2004(08)
[3]方形断面高层建筑的气动阻尼研究[J]. 全涌,顾明. 工程力学. 2004(01)
[4]大气边界层湍流积分尺度的分析方法[J]. 庞加斌,葛耀君,陆烨. 同济大学学报(自然科学版). 2002(05)
[5]超高层建筑通用气动弹性模型设计[J]. 全涌,顾明,黄鹏. 同济大学学报(自然科学版). 2001(01)
[6]一种改进的随机减量信号提取方法[J]. 张西宁,屈梁生. 西安交通大学学报. 2000(01)
[7]“东方明珠”广播电视塔风致振动研究[J]. 顾明,施宗城,张锋. 振动与冲击. 1995(02)
博士论文
[1]大跨柔性桥梁高阶竖弯模态涡振振幅预测方法研究[D]. 温青.湖南大学 2017
[2]基于风洞试验的超高层建筑涡激共振危险性研究[D]. 王磊.武汉大学 2014
[3]高层建筑风荷载与风致弯扭耦合响应研究[D]. 李永贵.湖南大学 2012
[4]土木工程结构模态参数识别[D]. 禹丹江.福州大学 2006
硕士论文
[1]矩形截面高层建筑全风向气动阻尼特性的试验研究[D]. 黄帅.湖南大学 2014
[2]基于随机子空间方法的结构模态参数自动识别[D]. 张小宁.哈尔滨工业大学 2012
[3]桥梁气动弹性模型的模态参数识别[D]. 邓龙飞.湖南大学 2011
[4]高耸格构式塔架风振响应研究[D]. 何文飞.湖南大学 2009
[5]基于随机子空间法的梁桥模态参数识别[D]. 刘东霞.西南交通大学 2008
[6]高耸结构和高层建筑风振控制的等效设计风荷载[D]. 何钟山.武汉理工大学 2008
本文编号：3612087
【文章来源】：湖南大学湖南省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型高耸结构
图 1.2 卡门涡街[5]风向交替脱落的旋涡会引起与气流方向垂直的涡激力。这横风向振动。旋涡脱落的频率可以用下式来表示：f StU Df 为旋涡脱落频率，St 为斯托罗哈数，U 为来流平均风速，风速平面上的特征尺寸，对圆柱体取直径。可得涡脱频率随风速的增大成线性增大的趋势，但是当结风向漩涡脱落频率相等时会引起结构的某阶涡激共振。在时，由于结构振动与气流的相互反馈作用，会出现一个风速速区间内，涡脱频率不再遵循上式的变化规律，而是趋于lock-on）现象，见图 1.3。这种现象会增大涡振发生的可1.21.4频率征值比ns/neSt=0.198
图 3.1 吸热塔效果图耸结构，此吸热塔结构阻尼比控制目标低于细比大和柔度大的特点突出，这些特点使得激振动，而且已有试验结果表明涡振区的响结构设计起控制作用。由于风的随机性，加其响应更加复杂；为了更加准确的研究结构是除实测之外最为准确的研究手段。Temp不同的方法制作过超高层建筑、冷却塔等结气弹模型相比较，多自由度气弹模型在更真似准则提出了更严格的要求。系的模拟中，阻尼比相似的控制难度比较大低的特点。根据已有的阻尼比实测资料[36]可阻尼比一般会越小，当建筑物高度超过 20，其结构阻尼比一般都会小于 0.5%。相对于造相对简单，导致结构内部的耗能构件较少
【参考文献】：
期刊论文
[1]二维联合概率密度函数构造方法及结构并联系统可靠度分析[J]. 李典庆,吴帅兵,周创兵,方国光. 工程力学. 2013(03)
[2]北京机场新塔台结构风洞试验研究[J]. 石启印,李爱群,李培彬,娄宇,陈骝. 土木工程学报. 2004(08)
[3]方形断面高层建筑的气动阻尼研究[J]. 全涌,顾明. 工程力学. 2004(01)
[4]大气边界层湍流积分尺度的分析方法[J]. 庞加斌,葛耀君,陆烨. 同济大学学报(自然科学版). 2002(05)
[5]超高层建筑通用气动弹性模型设计[J]. 全涌,顾明,黄鹏. 同济大学学报(自然科学版). 2001(01)
[6]一种改进的随机减量信号提取方法[J]. 张西宁,屈梁生. 西安交通大学学报. 2000(01)
[7]“东方明珠”广播电视塔风致振动研究[J]. 顾明,施宗城,张锋. 振动与冲击. 1995(02)
博士论文
[1]大跨柔性桥梁高阶竖弯模态涡振振幅预测方法研究[D]. 温青.湖南大学 2017
[2]基于风洞试验的超高层建筑涡激共振危险性研究[D]. 王磊.武汉大学 2014
[3]高层建筑风荷载与风致弯扭耦合响应研究[D]. 李永贵.湖南大学 2012
[4]土木工程结构模态参数识别[D]. 禹丹江.福州大学 2006
硕士论文
[1]矩形截面高层建筑全风向气动阻尼特性的试验研究[D]. 黄帅.湖南大学 2014
[2]基于随机子空间方法的结构模态参数自动识别[D]. 张小宁.哈尔滨工业大学 2012
[3]桥梁气动弹性模型的模态参数识别[D]. 邓龙飞.湖南大学 2011
[4]高耸格构式塔架风振响应研究[D]. 何文飞.湖南大学 2009
[5]基于随机子空间法的梁桥模态参数识别[D]. 刘东霞.西南交通大学 2008
[6]高耸结构和高层建筑风振控制的等效设计风荷载[D]. 何钟山.武汉理工大学 2008
本文编号：3612087
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