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單管塔的非線性分析和風振控制

添加時間:2015/12/18


單管塔在國外被廣泛應用于通信和輸電線路等領域,近幾年,在我國的應用也越來越多。單管塔具有結構構造簡單、施工方便、外形簡潔美觀和占地面積小等優點,有很好的發展前景。為了使單管塔的性能能夠充分發揮,使其設計施工技術更加成熟,本文對單管塔的靜力非線性和風振控制進行了分析和研究。
       風荷載是單管塔最重要的水平荷載。在設計風荷載作用下,單管塔的側移較大,通常對單管塔的設計起控制作用,然而,目前對單管塔側移計算時采用的方法規定得不明確。本文以單管塔的具體應用——單管通信塔為例,對不同高度、徑厚比等參數的單管通信塔算例分別進行了線彈性和二階彈性分析,其中,二階彈性分析時,引入了單管塔的整體初彎曲缺陷。計算結果表明:為了減小單管塔的側移,需要對單管塔結構進行風振控制;同時,對50m以上的單管塔結構進行設計計算時,建議采用二階彈性分析方法。 
       為了能對單管塔的非線性和缺陷對結構的影響程度有更深入的了解,本文在引入初始幾何缺陷和力學缺陷的基礎上,對50m單管通信塔算例進行了全過程分析,得到了結構全過程的荷載—位移曲線。由分析結果得出:缺陷對于單管塔的極限承載力的影響不大;但是對于結構的剛度影響較大,其中主要是幾何缺陷的影響;在設計荷載下,建議對50m以上單管塔結構,除采用二階彈性分析方法外,還需要引入結構的幾何缺陷。 在風荷載作用下,需要對單管塔結構進行風振控制,然而,目前國內外尚無理想的適用于單管塔結構的減振器?紤]到單管塔結構內部空間狹小和制作成本低等要求,本文嘗試在單管塔上設置鋼球減振器以達到控制結構風振的作用。作者根據諧波疊加法模擬某實際單管通信塔的脈動風荷載時程曲線,接著對鋼球減振器的減振原理進行闡述,然后,對安裝鋼球減振器前后的單管通信塔結構進行了時程分析。通過對兩種計算模型結果的比較得出,在鋼球減振器對單管塔結構的風振控制效果較好。在此基礎上,本文繼續探討了鋼球減振器應用于單管塔結構的施工可行性方面的問題。研究表明,鋼球減振器構造簡單、對空間要求低且制作成本低廉,能很好的對單管塔結構進行風振控制,因此,鋼球減振器是一種比較適用于單管塔結構的減振裝置。

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