橢圓形高聳結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載及風(fēng)致響應(yīng)研究.pdf

1、航空塔、電視塔等高聳結(jié)構(gòu)構(gòu)造型細(xì)長(zhǎng)、柔度大，對(duì)隨機(jī)的風(fēng)荷載作用較為敏感，因此容易引起結(jié)構(gòu)的疲勞和破壞，而橢圓形高聳結(jié)構(gòu)以其特殊的流線型截面形式受到了人們的關(guān)注。本文首先通過(guò)對(duì)武漢天河國(guó)際機(jī)場(chǎng)一橢圓形航空塔的風(fēng)壓和風(fēng)荷載特性分析，得到了一些有用的結(jié)論。為了獲得更多普遍性的結(jié)論，又設(shè)計(jì)了6種不同高寬比和厚寬比的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形高聳結(jié)構(gòu)剛性模型，根據(jù)剛性模型同步測(cè)壓風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)方法得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，討論了標(biāo)準(zhǔn)橢圓形高聳結(jié)構(gòu)的風(fēng)壓分布、風(fēng)壓譜及相干性以及各

2、層的三分力系數(shù)、風(fēng)荷載功率譜等。研究的具體內(nèi)容如下：
　　結(jié)合武漢天河國(guó)際機(jī)場(chǎng)三期擴(kuò)建空管工程塔臺(tái)剛性模型同步測(cè)壓風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)橢圓形高聳結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載特性進(jìn)行了研究。討論了典型風(fēng)向角下不同測(cè)點(diǎn)層的平均風(fēng)壓系數(shù)和極值風(fēng)壓系數(shù)的分布規(guī)律；基于測(cè)點(diǎn)層的風(fēng)荷載合力時(shí)程，采用快速傅里葉變換的方法，得到了橢圓形高聳結(jié)構(gòu)在90°風(fēng)向角（最大迎風(fēng)面）下的三維層風(fēng)荷載功率譜，并采用經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)其進(jìn)行擬合，擬合效果較好；采用LRC法計(jì)算了平均風(fēng)荷載、

3、背景和共振等效靜力風(fēng)荷載，并將結(jié)果與荷載規(guī)范建議的慣性風(fēng)荷載法計(jì)算結(jié)果對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩種方法得到的等效靜力風(fēng)荷載吻合較好。
　　對(duì)6種不同高寬比和厚寬比的橢圓形高聳結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行了剛性模型同步測(cè)壓風(fēng)洞試驗(yàn)，選取了模型3（H/√BD=7.5，D/B=0.75）的風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果，研究了風(fēng)向角、測(cè)點(diǎn)位置及測(cè)點(diǎn)高度對(duì)模型表面的風(fēng)壓系數(shù)、風(fēng)壓系數(shù)功率譜及相干性的影響，得到了模型在長(zhǎng)軸迎風(fēng)時(shí)的漩渦脫落頻率，并定義了模型在長(zhǎng)軸迎風(fēng)時(shí)的迎風(fēng)面、過(guò)渡區(qū)和背

4、風(fēng)面的分界點(diǎn)。利用經(jīng)驗(yàn)公式擬合了典型測(cè)點(diǎn)的相干函數(shù)，計(jì)算結(jié)果表明橢圓形高聳結(jié)構(gòu)在過(guò)渡區(qū)水平相干性最大，在曲率較大處豎向相干性最大，但水平和豎向相干性都比矩形結(jié)構(gòu)低。
　　探討了風(fēng)場(chǎng)類別、厚寬比和高寬比對(duì)橢圓形高聳結(jié)構(gòu)層三分力系數(shù)和三維風(fēng)荷載功率譜的影響。采用不同的荷載譜數(shù)學(xué)模型對(duì)三維風(fēng)荷載功率譜進(jìn)行擬合，并以湍流度和厚寬比為基本變量，對(duì)荷載譜數(shù)學(xué)模型中的參數(shù)進(jìn)行二次擬合，建立了橢圓形高聳結(jié)構(gòu)無(wú)量綱層三維風(fēng)荷載功率譜關(guān)于湍流度和厚寬