格構(gòu)式鋼管混凝土三肢柱風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架的受力性能研究.pdf

1、隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組日趨大型化,風(fēng)電技術(shù)對(duì)塔架結(jié)構(gòu)的要求與依存度越來越高。目前國際風(fēng)電市場(chǎng)上普遍采用錐臺(tái)型鋼結(jié)構(gòu)塔筒,其優(yōu)點(diǎn)是外形簡(jiǎn)潔美觀,傳力明確,維修方便安全;但其具有運(yùn)輸困難、材料利用率低、高度受限制等缺點(diǎn)。較之錐臺(tái)型塔筒,格構(gòu)式塔架具有節(jié)約材料,剛度大,可以突破由于運(yùn)輸條件對(duì)塔架高度的限制等諸多優(yōu)點(diǎn)。鑒于此,本文以白云鄂博地區(qū)某1.5MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)錐臺(tái)型鋼結(jié)構(gòu)塔筒的受荷狀態(tài)為參考對(duì)象,設(shè)計(jì)了格構(gòu)式鋼管混凝土三肢柱風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架原型,

2、并根據(jù)相似理論計(jì)算得到格構(gòu)式鋼管混凝土三肢柱塔架模型。通過對(duì)塔架模型進(jìn)行低周反復(fù)水平荷載試驗(yàn),研究了該類塔架的破壞機(jī)理及破壞特征、各桿件及節(jié)點(diǎn)的內(nèi)力分布和發(fā)展規(guī)律、滯回曲線、延性和耗能能力等力學(xué)性能,在此基礎(chǔ)上通過有限元數(shù)值模擬得到了腹桿與塔柱剛度比、塔柱徑厚比和長(zhǎng)細(xì)比對(duì)塔架破壞模式和極限承載力的影響規(guī)律。
　　由試驗(yàn)結(jié)果可知:格構(gòu)式鋼管混凝土三肢柱塔架的滯回曲線較為飽滿,無捏縮現(xiàn)象,說明其具有較好的抗震性能和耗能能力;在整個(gè)受力

3、過程中,由于試件本身的非對(duì)稱性,其正向加載的位移曲線與反向加載時(shí)不同,正向加載無明顯的下降段,而反向加載有明顯的屈服段和下降段;正、反向加載時(shí)位移延性系數(shù)分別為3.22和2.70。塔架的破壞發(fā)展過程為:底層受壓斜腹桿首先屈曲;之后底層受力較大側(cè)塔柱在反向加載時(shí)發(fā)生縱向撓曲,而其他各層塔柱以一層節(jié)點(diǎn)為“假想柱腳”發(fā)生彎曲變形,最后一層節(jié)點(diǎn)由內(nèi)側(cè)冠點(diǎn)位置開始發(fā)生斷裂,最后整個(gè)鋼管截面完全裂通。一層節(jié)點(diǎn)交匯區(qū)的Mises應(yīng)力分析可知,受力較大

4、側(cè)節(jié)點(diǎn)在接頭處冠點(diǎn)以及鞍點(diǎn)位置的應(yīng)力最大。在明確鋼材和混凝土的材料模型的基礎(chǔ)上,利用 ABAQUS有限元軟件,對(duì)試驗(yàn)塔架進(jìn)行了數(shù)值模擬,利用經(jīng)過驗(yàn)證的理論模型對(duì)格構(gòu)式鋼管混凝土三肢柱塔架進(jìn)行了參數(shù)分析。結(jié)果表明:隨著徑厚比(塔柱直徑不變,壁厚減小)的增加,塔架的極限承載力降低;隨著腹桿與塔柱剛度比(塔柱直徑不變,腹桿直徑增大)的增加,塔架的極限承載力增加;隨著長(zhǎng)細(xì)比的減小,塔架的破壞模式由一層塔柱受壓彎曲轉(zhuǎn)變?yōu)橹_屈服。
　　本文