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钢与组合结构

  • 壁式钢管混凝土柱-钢梁嵌入式双侧板节点抗震性能研究及设计建议

    李露;郝际平;薛强;樊春雷;黄育琪;杜智洋;

    以壁式钢管混凝土柱-钢梁嵌入式双侧板节点为研究对象,进行两个足尺试件的拟静力试验,分析节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线,并研究节点承载力、延性、耗能能力和刚度退化等指标。试验结果表明:试件破坏模式分别为侧板外梁端形成塑性铰、节点核心区侧板开裂及轻微鼓曲;试件滞回曲线稳定饱满,曲线呈现梭形,试件延性系数为3.11~3.53,等效黏滞阻尼系数大于0.4,具有良好的耗能能力;刚度退化较稳定,具备较好的抗侧能力。在验证有限元模型合理的基础上,通过有限元变参分析此类节点的滞回性能,结果表明:增加侧板厚度或侧板外伸长度可提高嵌入式双侧板节点的承载力及延性。最后结合试验和有限元变参分析结果,针对此类节点提出设计建议。

    2024年06期 v.54;No.618 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 2176K]
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  • 复式钢管混凝土柱-钢梁半穿心节点拉拔性能试验研究

    张玉芬;赵旭旺;

    对3种复式钢管混凝土柱-钢梁半穿心节点试件(腹板半穿心节点试件AJ1、腹板-翼缘半穿心试件AJ2和腹板-横隔板半穿心节点试件AJ3)进行了拉拔试验,探讨了节点的破坏形态和拉拔性能。结果表明试件AJ2、AJ3的承载力比试件AJ1分别提高了14.2%和13%,表明内外钢管间设置横向水平半穿心构件有利于改善节点抗拉传力机制并可明显提高其抗拉承载力。为进一步研究半穿心构件对节点拉拔性能的影响,进行了纯钢梁翼缘节点试件AJ1-R、AJ2-R、AJ3-R的拉拔试验。结果表明,3种半穿心节点试件AJ1、AJ2、AJ3的极限荷载较纯翼缘节点试件AJ1-R、AJ2-R、AJ3-R分别提高了60.1%、22.7%、73.8%,初始刚度提高约2倍;半穿心腹板为主要传力构件,保证了节点具有较强的承载能力和抗拉刚度;半穿心翼缘能直接传递梁柱之间拉力,而半穿心横隔板有利于发挥斜向腋板传递拉力的作用,达到与半穿心翼缘相当的承载能力,且能较好地保证核心区混凝土的密实性和节点变形性能。

    2024年06期 v.54;No.618 10-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 2647K]
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  • 圆钢管再生混凝土长柱偏心受压承载性能试验研究

    闫晓鸣;张兆强;

    以偏心距为主要变化参数,对6个圆钢管再生混凝土长柱进行了偏心受压单调加载试验。通过试验观察了试件的破坏形态,分析了荷载-轴向位移曲线、荷载-纵向应变曲线以及延性,并研究了偏心距对试件承载力的影响。结果表明:圆钢管再生混凝土长柱在偏心荷载作用下,先后经历了弹性阶段、弹塑性阶段和承载力下降阶段,具有较好的延性,其破坏主要表现为钢管壁屈曲而导致试件整体失稳破坏;试件的承载力以及纵向变形随着偏心距的增加而降低;建议采用《钢管混凝土结构技术规范》(GB 50936—2014)和《组合结构设计规范》(JGJ 138—2016)进行圆钢管再生混凝土偏压长柱的承载力计算。

    2024年06期 v.54;No.618 18-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 982K]
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  • 十字形钢管束自密实混凝土短肢剪力墙轴压性能研究

    李宏波;李盛;延常玉;殷建光;张虎彪;童彧斐;

    为研究十字形钢管束自密实混凝土短肢剪力墙的轴压受力性能,通过模型试验研究和ABAQUS数值模拟相结合的方法,对不同腔体数十字形钢管束自密实混凝土短肢剪力墙的轴压性能进行分析。首先,根据轴压试验结果对剪力墙的破坏形态和轴向荷载-应变曲线等轴压受力性能进行分析,提出轴压承载力计算公式。其次,建立剪力墙轴压有限元计算模型,将试验结果和模型计算结果进行对比以验证有限元模型的准确性。最后,根据有限元参数化分析结果验证并修正剪力墙轴压承载力计算公式。研究发现,剪力墙的轴向荷载-应变曲线在不同腔体数下具有相似的特征,表明其变形能力良好。在破坏过程中,钢管束对核心混凝土的约束作用显著,提高了试件的延性和承载能力,其中钢管束的破坏主要表现为多波鼓曲和焊缝开裂,尤其是在钢管束中部的1/4区域。此外,随着腔体数增加,剪力墙极限承载力提升,但其延性系数有所下降。本研究提出的简化公式与有限元分析结果的误差控制在10%以内,该公式可为工程设计应用提供理论借鉴。

    2024年06期 v.54;No.618 23-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1783K]
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  • 钢管超高强混凝土受弯力学性能试验研究

    周孝军;占玉林;牟廷敏;

    以官盛渠江大桥为依托,通过3组共6个受弯试件的模型试验,探讨钢管超高强混凝土(抗压强度f_(cu)=80.3~115.2MPa)的受弯力学性能,研究混凝土强度对钢管超高强混凝土的抗弯承载力、变形特征与失效模式的影响。试验结果表明:钢管超高强混凝土的受弯破坏模式与普通钢管混凝土相同,主要为挠度过大而失效,呈整体弯曲破坏,受压区有局部鼓屈;试件进入屈服阶段后,承载力降低较少,具有很好的弯曲延性性能;管内混凝土主要对钢管提供横向约束,避免钢管过早受弯压陷屈曲;在截面含钢率一定时,管内混凝土强度增长对钢管超高强混凝土受弯构件的受弯破坏模式、承载力与延性性能的影响较小。

    2024年06期 v.54;No.618 32-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 2741K]
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  • 地下工程咬合型管幕构件抗弯承载力研究

    李伟伟;董驾潮;金文强;赵文;刘玉平;关永平;

    基于咬合型管幕试件的抗弯性能试验,研究了咬合型管幕试件的力学性能及破坏形态。为进一步研究关键结构参数对咬合型管幕试件抗弯性能的影响,运用ABAQUS建立了咬合型管幕试件的有限元模型,并通过室内试验验证了模型的正确性;进而分析了钢管咬合程度、钢管壁厚及钢筋直径对咬合型管幕试件抗弯性能的影响。结果表明:咬合型管幕试件抗弯性能良好,试件最终发生延性破坏;钢管咬合程度、钢管壁厚对试件的抗弯承载力影响显著,钢筋直径对试件的抗弯承载力影响不明显。最后,给出了钢管咬合程度、钢管壁厚及钢筋直径与抗弯承载力的关系式;并通过多元线性回归得到了咬合型管幕试件抗弯承载力简化计算公式。

    2024年06期 v.54;No.618 38-45+17页 [查看摘要][在线阅读][下载 1880K]
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  • 钢结构受扭构件设计方法研究与探讨

    李佳睿;徐自国;李华峰;

    由于我国的《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)对受扭构件的具体设计与计算方法没有详细介绍。为了对构件扭转的受力情况有更准确的把握及更合理的设计,详细介绍了美国钢结构标准ANSI/AISC 360-16的H3.1节受扭杆件设计方法,对该标准中的扭转强度设计值T_c的计算公式进行剖析,推导并验证了扭转强度设计值T_c所对应的构件的应力分布与应力比;探究了翼缘与腹板的宽厚比、截面高宽比对构件的扭转强度设计值T_c的影响;提出了扭转强度设计值T_c计算公式适用的截面尺寸范围建议。结果表明,在纯扭状态下构件截面厚度一致时,可以充分发挥材料性能,设计较为经济,为实际工程中钢结构受扭构件的设计与计算提供理论参照。

    2024年06期 v.54;No.618 46-51+105页 [查看摘要][在线阅读][下载 2249K]
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  • 国产Zn-5%Al-混合稀土合金镀层高钒封闭索丝耐久性研究

    方舟;付俊杰;史普安;马嘉豪;陈彬磊;王哲;

    以国家速滑馆首次应用的国产Zn-5%Al-混合稀土合金镀层高钒封闭索丝为研究对象,对其使用性能、基本特性及耐久性等进行研究。采用了国家速滑馆内部高空索体实际服役环境处的大气暴露试验方式,综合考虑索在加工安装过程中易产生的损伤,对索丝试件进行了划痕、刮擦、焊点的预制缺陷设计,研究了含预制缺陷的国产Zn-5%Al-稀土合金镀层高钒封闭索丝在真实使用环境中的大气腐蚀行为规律,并采用力学性能测试研究了索丝在服役环境大气腐蚀作用下的力学性能变化规律及不同缺陷对力学性能的影响。结果表明,加工安装过程中在索丝表面合金镀层产生的划痕、刮擦、焊点等损伤,会破坏合金镀层的完整性。大气暴露试验和力学性能试验中,三类缺陷对索丝金属镀层防大气腐蚀性能和单丝抗拉强度均有负面影响,其中焊点缺陷影响最大,单丝抗拉强度下降约40%。

    2024年06期 v.54;No.618 52-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 1775K]
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混凝土结构

  • RC梁柱节点抗剪机理及承载力计算方法综述

    赵雯桐;岳亚新;薛茹;王志远;

    对国内外关于框架结构中梁柱节点抗震性能研究成果进行总结归纳,分析了加载过程中节点的破坏形态及其抗剪机理,总结了典型的梁柱节点抗剪承载力计算模型,并基于各国规范对比了现有的抗剪承载力计算模型的适用性。对比了美国规范ACI 318-19、欧洲规范EC2的抗剪承载力计算的差异,指出了《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)(2015年版)建议的梁柱节点抗剪承载力计算结果相对保守。建议适量增加节点核心区配箍率,从而提高钢筋与核心区混凝土的粘结性能,减少纵筋的粘结滑移现象。

    2024年06期 v.54;No.618 58-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1862K]
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  • 季节温度循环后CFRP板-混凝土界面承载力模型研究

    赵少伟;郭喜旺;郭蓉;陈冰;

    通过双面剪切试验,研究了-20~60℃的温度循环作用后CFRP板-混凝土界面极限承载力的变化规律。对比分析了未经季节温度循环和经历50、100、150次季节温度循环后材料的宏观力学性能、界面破坏特征和界面极限承载力等变化规律。结果表明:随着季节温度循环次数的增加,环氧树脂胶由于后固化作用,其抗拉强度、抗剪强度及弹性模量升高,伸长率有所降低;季节温度循环次数的增加对混凝土和CFRP板的力学性能影响较小;C30、C50混凝土强度界面破坏形式不同;随着季节温度循环次数的增加,界面极限承载力增加。同时,在Naubauer&Rostasy模型、Chen&Teng模型和陆新征模型的基础上,提出了季节温度循环后界面极限承载力修正模型,结果发现模型计算值与试验值吻合较好。

    2024年06期 v.54;No.618 67-73+57页 [查看摘要][在线阅读][下载 1842K]
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  • RC框架梁端负弯矩纵筋部分置于梁侧楼板对性能的影响及构造问题分析

    郑宏宇;黄林普;柯晓军;许成浩;范博文;

    为适应建筑多功能、大跨度、重荷载、高抗震的发展要求,框架梁端部负弯矩纵筋配筋率通常较高,节点区钢筋过于密集,混凝土施工质量不易保证,对结构综合性能有不利影响。先对梁端负弯矩纵筋部分设置于梁侧楼板内(简称APNRFS)的布筋方式进行阐述,然后基于试验结果分析探讨了该配筋方式对结构性能带来的变化及相关构造问题。研究表明:梁端采用APNRFS布筋方式一般不会降低框架梁的承载力;梁端的弯曲变形能力和结构抗震性能有一定提高;移至板内的梁负筋布置宽度宜小于有效翼缘宽度范围;移至板内的梁端负筋宜同时兼作楼板负筋;横向分布筋参与受力,设计中应适当增配。

    2024年06期 v.54;No.618 74-77+31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1215K]
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  • 钢筋锈蚀粘结削弱后轴心受压柱承载能力试验研究

    卢晓峰;曹大富;王琨;呼梦洁;

    通过去除钢筋周围粘结混凝土的方法来模拟钢筋锈蚀后粘结性能下降对柱抗压承载力的影响情况。研究发现:钢筋锈蚀程度对粘结力削弱的轴心受压柱的承载力影响较明显,在钢筋锈蚀不严重时,钢筋与混凝土的应变基本一致,柱破坏时两种材料强度能发挥出来;钢筋严重锈蚀时,混凝土应变滞后,柱破坏时混凝土的强度不能充分发挥出来,且钢筋锈蚀根数越多柱承载力下降越快;同时,随着粘结性能下降,柱破坏时裂缝的条数、长度及宽度都有所减少。根据试验研究结果,推导出粘结削弱轴心受压柱混凝土柱承载力计算方法。

    2024年06期 v.54;No.618 78-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 2232K]
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  • 630MPa热处理带肋高强钢筋机械锚固性能试验研究

    戎贤;孙小康;赵川;李艳艳;徐超;王凤亮;谭冰;

    为了研究630MPa热处理带肋高强钢筋的机械锚固性能分别采用单侧贴焊锚固与端头塞焊锚板的形式,对2组60个试件进行拉拔试验。研究不同锚固条件下混凝土抗拉强度、锚固长度、钢筋直径、混凝土保护层厚度及配箍率对其机械锚固性能的影响。结果表明:630MPa热处理带肋高强钢筋机械锚固试件具有3种破坏形式,即混凝土劈裂、钢筋拔出、钢筋屈服,端头塞焊锚板试件抗滑移效果更优。试件的机械锚固强度随着混凝土抗拉强度、混凝土保护层厚度、配箍率的增大而增大,随着锚固长度、钢筋直径的增加而减小。基于试验结果建立了630MPa热处理带肋高强钢筋机械锚固强度计算公式,结果表明该公式计算值与试验值吻合较好。

    2024年06期 v.54;No.618 84-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 1936K]
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  • 超高性能混凝土收缩研究进展

    刘瑞朝;董恩来;马先伟;宋少民;

    收缩是超高性能混凝土(UHPC)早期开裂的主要诱因,主要综述了UHPC收缩的发展规律、测试方法、调控手段及其收缩机理。结果表明:UHPC的收缩主要由自收缩和干燥收缩组成,而自收缩通常占总收缩的78.6%~90.0%,且主要集中在早期,后期收缩基本趋于稳定;热养护和组合养护可促进水泥水化以及掺合料的火山灰反应,改善孔结构,有利于消除后期UHPC收缩应变;毛细管张力理论可以很好地从相对湿度、孔隙结构、自应力、界面结构、水合程度来解释UHPC自收缩机理;当前UHPC收缩的测试方法主要侧重于实验室内,需要开发出一种实际工程应用中UHPC的收缩变形测量技术,实现可长期监测、数据实时传输、开裂的预报预警,对于大型工程UHPC结构的实时养护和工程防裂指导十分重要。

    2024年06期 v.54;No.618 91-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 1411K]
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  • 养护条件对风积砂混凝土强度及孔隙发展规律的影响

    张慧梅;景盼园;李玉根;

    养护条件在混凝土强度发展过程中起到了重要作用,为了研究其对风积砂混凝土性能的影响,进行了立方体抗压试验确定最优风积砂替代率,在此基础上通过核磁共振试验,讨论自然养护、标准养护、水养护三种条件下混凝土微观结构发展规律。结果表明:混凝土较优风积砂替代率为20%,此时抗压强度达到最大;不同养护条件下风积砂混凝土抗压强度规律为:水养护>标准养护>自然养护;水养护与标准养护条件下风积砂混凝土T_2图谱随养护龄期的增加逐渐向左移动,无害孔占比较高,但自然养护条件下,有害孔占比较高,不利于提高抗压强度;相较于标准养护,水养护条件下混凝土峰结束位置较早,平均孔径减小,无害孔占比增加。

    2024年06期 v.54;No.618 99-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 3030K]
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装配式结构

  • 带十字形预制件的全螺栓连接钢模块节点抗震性能试验研究

    吴迈;何柯;樊亚杰;赵欣;

    提出了一种带十字形预制件的全螺栓连接钢模块节点。为研究该节点的抗震性能,采用不同的梁端、柱端连接方式、梁段削弱形式以及十字形预制件构造形式设计了5个节点试件。对5个节点试件进行了低周往复加载试验,分析了节点的破坏模式和拼接区的滑移情况,获得了节点的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、耗能能力、转动能力、刚度退化等抗震性能指标。研究结果表明:节点试件的破坏模式为拼接区拼接板及十字形预制件贯穿隔板的塑性变形及核心区部分焊缝开裂;5个节点试件的滞回曲线较为饱满且为“Z”形,具有较好的耗能能力;5个节点试件的位移延性系数均超过4,塑性转角均超过0.03rad,满足抗震规范要求,具有良好的转动能力和延性;5个节点试件均有明显的刚度退化现象,但下降坡度缓慢;不同的拼接区连接形式和不同的十字形预制件构造对节点抗震性能有一定的影响;不同的梁段削弱形式对节点抗震性能影响不明显。

    2024年06期 v.54;No.618 106-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 2648K]
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  • 单面叠合剪力墙不锈钢拉结件抗剪试验研究

    张玉敏;许笑林;徐振华;王宇亮;李京慧;

    为研究单面叠合剪力墙不锈钢拉结件的抗剪性能,采用3种不同锚固端的拉结件,制作了4个双侧抗剪试件,分别考虑施工阶段和使用阶段,进行了单向加载试验。对试件的破坏形态、承载能力等进行了研究。试验结果表明,不锈钢拉结件的抗剪性能较好,试件均发生混凝土锚固破坏,锚固端对试件抗剪承载力性能影响不显著。建立了抗剪承载力计算模型,并对试件抗剪承载力进行了计算,计算所得理论值与试验值吻合较好,并有一定的安全储备,可满足工程设计的要求。

    2024年06期 v.54;No.618 115-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 1556K]
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  • 装配式砌体墙片抗冲击性能试验研究

    杨杭莉;鲍立毅;许峻伦;吴仲勤;朱雄威;耿飞;

    装配式砌体墙片在运输、安装及使用过程中,易受到人力或者施工机械的冲击,可能产生较大的变形或破坏。为研究装配式砌体墙片在运输、安装及使用时的抗冲击性能,采用摆锤法对仅设水平灰缝的装配式自动码垛砌体墙片和传统人工砌筑的墙片进行冲击试验,测试分析了在外冲击荷载作用下墙片的位移变化特征、开裂情况和破坏形式。试验结果表明:仅设水平灰缝的装配式砌体墙片横向和竖向位移均大于传统码垛工艺砌筑的墙片;在墙片受冲击时,缺少竖向灰缝约束的墙体整体稳定性降低,结构平面外冲击荷载对墙体的影响较大。两组墙体经10次冲击后产生裂缝,裂缝由上往下发展;15次冲击后出现结构性破坏但满足规范中墙片抗冲击性能符合规范要求,可满足实际工程需要。

    2024年06期 v.54;No.618 121-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 1522K]
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  • 预应力装配式基础承载性能试验研究

    张天业;汪涛;何燕鹃;薛晓强;李建;王笑明;孙国军;胡正平;

    在输电线路工程应用的过程中,一些地区受温度及风荷载的影响较大,这对于季节性大体积混凝土施工较为困难。针对以上工程难点,设计并制作了比例为1∶2的新型预应力装配式基础缩尺模型,对此缩尺模型进行了单调和往复荷载作用下力学性能试验研究。随后,通过软件ABAQUS进行数值模拟分析,并将数值模拟结果与试验结果进行了对比分析。结果表明:单调荷载作用下,施加到设计荷载时,基础失效,失效模式为基础上部法兰盘与基础柱产生脱开现象;往复荷载作用下,基础柱下部法兰盘与底板脱开,混凝土出现碎裂现象;在设计荷载作用下,该预应力装配式基础具有良好的承载能力和抵抗变形的能力。

    2024年06期 v.54;No.618 125-132+22页 [查看摘要][在线阅读][下载 3168K]
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风工程

  • 截面旋转及朝向对建筑周边行人风环境的影响

    徐晓达;曾滨;杨庆山;许庆;张石;

    基于风洞试验和风环境评估理论对方形、矩形、椭圆形等基本形体及其相应截面旋转形体的超高层建筑周边行人风环境进行研究,分析了不同朝向及不同旋转角度下建筑周边行人风环境的舒适性和安全性。结果表明:朝向变化对方形截面建筑行人风环境影响较小,对矩形及椭圆形等双轴不等长截面建筑影响较大,将短边垂直于主导风向可以显著改善建筑周边行人风环境;截面旋转改变了朝向变化对建筑行人风环境的影响规律,旋转建筑与基本截面建筑的行人风环境分布随朝向的增加呈现相反的变化趋势;截面旋转不利于方形截面建筑周边行人风环境分布;对于矩形和椭圆形截面建筑,截面旋转可以减小朝向的变化对行人风环境的影响。研究成果探明了截面旋转角度及朝向变化对基本形体超高层建筑周边行人风环境的影响规律。

    2024年06期 v.54;No.618 133-140页 [查看摘要][在线阅读][下载 2356K]
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  • 直立锁边金属屋面系统抗风设计与结构承载力试验

    王明明;辛志勇;葛连福;汪大洋;张永山;

    直立锁边金属屋面因抗风揭强度不足常出现风揭破坏。为了详细分析直立锁边金属屋面系统的抗风揭性能,首先,提出了抗风设计关键技术问题。然后,对屋面关键部位的风荷载计算和屋面系统的结构抗力进行研究。最后,对如何选择抗风揭试验方法来获得结构承载力进行对比分析。结果表明,在计算屋面风荷载时,应重点关注局部关键部位,采取规范计算和风洞试验相结合的方法进行验证;在确定直立锁边金属屋面系统结构承载力时,需综合考虑抗风揭静态和动态试验结果。

    2024年06期 v.54;No.618 141-147页 [查看摘要][在线阅读][下载 1422K]
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  • 井筒对特大跨越输电塔风致响应的影响

    余亮;吴锁平;赵英能;李布辉;沈国辉;

    采用数值模拟方法研究井筒对特大跨越输电塔风致响应的影响,提出钢管混凝土杆采用钢管杆等代的等效建模方法,采用时域法和频域法研究有无井筒输电塔在顺线路和横线路方向的风致响应,最后将风振系数结果与规范规定值进行比较。研究表明:利用截面刚度等效原则进行钢管混凝土杆等效为钢管杆的方法是可行的;考虑井筒后输电塔的前两阶自振频率降低明显,输电塔的位移和加速度均增大;时域法和频域法的计算结果接近;有井筒输电塔的整体风振系数比无井筒输电塔大11%~15%;风振系数计算结果与《架空输电线路荷载规范》(DL/T 5551—2018)的规定值比较接近。

    2024年06期 v.54;No.618 148-153+140页 [查看摘要][在线阅读][下载 2265K]
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