鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)風(fēng)電塔架力學(xué)性能研究.pdf

1、隨著人們對風(fēng)能的逐步重視，風(fēng)力發(fā)電得到迅速發(fā)展。因此，風(fēng)機單機容量提高迅速，勢必導(dǎo)致傳統(tǒng)鋼塔架的高度、壁厚和直徑的大幅度增大，給塔架的制造、安裝和運輸帶來困難，成本也急劇增加。而中空夾層鋼管混凝土具有傳統(tǒng)實心鋼管混凝土的良好受力性能之外，還具備抗彎剛度大、自重輕以及經(jīng)濟效益高的優(yōu)點。為了降低大容量風(fēng)電塔架的建設(shè)成本，新型風(fēng)電塔架的結(jié)構(gòu)形式得到人們的重視和研究。本文結(jié)合風(fēng)電塔架研究現(xiàn)狀和中空夾層鋼管混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，提出基于中空夾層鋼管混凝

2、土的新型鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)風(fēng)電塔架，并結(jié)構(gòu)設(shè)計。通過試驗和數(shù)值模擬研究，得到鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)工作機理以及合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。
　　本文在中空夾層鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上設(shè)計了5類適用于風(fēng)電塔架的鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)，5類結(jié)構(gòu)的區(qū)別在于內(nèi)、外鋼管與夾層混凝土接觸面上的肋板布置方式不同。通過軸壓試驗，探討各類試件內(nèi)、外鋼管變形情況和破壞形式、軸向荷載與應(yīng)變關(guān)系以及肋板的不同布置方式對試件承載力的影響。從試驗結(jié)果來看，內(nèi)、外鋼管焊接通長肋

3、板對試件變形、受壓剛度和承載力均有明顯的改善和提高。本文使用ABAQUS有限元軟件對5類試件進行軸壓試驗的數(shù)值模擬分析。對比計算結(jié)果和試驗結(jié)果，驗證有限元模型的有效性。通過有限元計算結(jié)果在受壓剛度、延性特征以及內(nèi)、外鋼管工作機理方面對5類試件受力全過程進行對比研究。同時，通過試件在受力過程中特征點的應(yīng)力分布云圖分析試驗過程中各類試件變形情況和破壞形式的原因，驗證了通長肋板可以緩解或避免鋼管過早進入屈服階段，防止了試件因鋼管局部屈曲發(fā)生破