预应力混凝土风机塔架模型试验和分析研究

发布时间：2019-06-04 23:46

【摘要】：随着风电的迅速发展,单机容量的不断增加,就需要塔架拥有更大的强度、刚度和高度,导致传统的钢锥管塔架钢材用量激增,大大增加了制作和安装费用。故针对多兆瓦风电机组,预应力混凝土风电塔架在近年来受到广泛的关注和研究。本文在前人研究成果的基础上,对5MW正八边形预应力混凝土风电塔架进行模型试验研究,测试塔架的受力承载性能和结构动力特性。并建立了塔架的静、动力分析有限元模型,通过与试验数据对比验证了模型的可靠性。然后采用验证模型分析了塔架在不同设计工况下的反应,分析结果表明该塔架能够满足相关规范的要求。最后通过与传统钢锥管塔架、圆形混凝土风电塔架的综合性能对比,表明该混凝土风电塔架比传统的钢塔架和圆形混凝土塔架具有一定的优势。在此基础上,本文考虑土与结构相互作用,对风电塔架进行地震作用力分析。主要研究了:振型分解法和时程分析法所得水平地震力和倾覆弯矩的对比分析;预应力混凝土塔架和钢塔架的水平地震力和倾覆弯矩对比分析;水平地震作用下和水平竖向地震同时作用下的预应力混凝土塔架的水平竖向地震力和倾覆弯矩的对比分析;分析了土与结构相互作用对预应力混凝土塔架地震作用力的影响。研究结果表明:振型分解法所得出基底倾覆弯矩大于时程分析法所计算的;在进行混凝土塔架设计时,其抗震分析不能忽略;施加竖向地震作用对塔架的竖向承载力影响很大;土与结构相互作用对分析地震作用分析影响很大,所以在进行抗震设计时要考虑结构地基土的刚度阻尼系数。
[Abstract]:With the rapid development of wind power and the continuous increase of single machine capacity, it is necessary for the tower to have greater strength, stiffness and height, which leads to the surge of steel consumption in the traditional steel conical pipe tower, which greatly increases the cost of manufacture and installation. Therefore, prestressed concrete wind power tower has received extensive attention and research in recent years for multi-megawatt wind turbine. In this paper, on the basis of previous research results, the model test of 5MW octagonal prestressed concrete wind power tower is carried out, and the bearing capacity and structural dynamic characteristics of the tower are tested. The finite element model of static and dynamic analysis of tower is established, and the reliability of the model is verified by comparing with the test data. Then the reaction of the tower under different design conditions is analyzed by using the verification model. The analysis results show that the tower can meet the requirements of the relevant specifications. Finally, the comprehensive performance of the concrete wind power tower is compared with that of the traditional steel cone tower and circular concrete wind power tower, which shows that the concrete wind power tower has certain advantages over the traditional steel tower and circular concrete tower. On this basis, the seismic force of wind power tower is analyzed by considering the interaction between soil and structure. This paper mainly studies the comparative analysis of horizontal seismic force and overturning moment obtained by mode decomposition method and time history analysis method, horizontal seismic force and overturning moment of prestressed concrete tower and steel tower, and the comparative analysis of horizontal seismic force and overturning moment of prestressed concrete tower and steel tower. The horizontal vertical seismic force and overturning moment of prestressed concrete tower under horizontal earthquake and horizontal vertical earthquake are compared and analyzed, and the influence of soil-structure interaction on seismic force of prestressed concrete tower is analyzed. The results show that the overturning moment of the foundation obtained by the mode decomposition method is larger than that calculated by the time history analysis method; the seismic analysis of the concrete tower can not be ignored in the design of the concrete tower; the vertical seismic action has a great influence on the vertical bearing capacity of the tower; The interaction between soil and structure has a great influence on the analysis of seismic action, so the stiffness and damping coefficient of structural foundation soil should be considered in seismic design.
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU378;TU317

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本文编号：2493089