CN109341991A - 一种输电塔抗风能力测试方法 - Google Patents

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    • G01M9/00—Aerodynamic testing; Arrangements in or on wind tunnels
    • G01M9/08—Aerodynamic models

Abstract

本发明提供一种输电塔抗风能力测试方法，采用“质‑弹‑阻”模型，将地基和基础体系看作是弹簧和阻尼器支承上的质量钢块，进而弹簧、阻尼器和质量刚块三者共同构成一个动力运动体系，用弹簧刚度来模拟地基土的静刚度，用阻尼器的阻尼来模拟地基土的辐射阻尼和材料阻尼，通过统计土体的物理性质，统计剪切模量等参数，确定实际土体的刚度系数以及阻尼系数，该方法将输电塔的四个独立基础合成为一个整体基础之后，更为简单，简化前，四个基础需要单独模拟，简化后，只需模拟一个基础，化繁为简，节省工作量。

Description

一种输电塔抗风能力测试方法
技术领域
本发明涉及测试领域，尤其涉及一种输电塔抗风能力测试方法。
背景技术
目前在进行输电塔抗风设计时，不考虑基础、地基等部分的变形影响，而是将输电塔塔脚与基础假定为刚接。从而忽略了地基和塔脚相互作用的影响。虽然对于相对坚硬地基上的低层建筑物，按基础固支处理可以被认为是合理的，但在相对较软的地基上体型较重的结构来说，对输电塔抗风能力测试误差较大。
在风荷载作用下，地基与基础的变形会对结构的自振特性和上部结构的响应产生影响，对于输电塔这种高耸结构来说，风荷载又是其主要的动力荷载，动力风效应分析的正确性和精度将直接影响到结构的安全性与合理性。
发明内容
因此，为了解决上述问题，本发明提供一种输电塔抗风能力测试方法，该方法将输电塔的四个独立基础合成为一个整体基础之后，更为简单。简化前，四个基础需要单独模拟，简化后，只需模拟一个基础，化繁为简，节省工作量。
输电塔抗风能力测试方法包括如下步骤：
步骤1：输电塔的四个塔脚都具有一个独立基础，将四个所述基础合并为一个圆形，使四个所述基础均在所述圆形上，计算所述圆形基础的面积A0，其中，A0为四个所述基础的底面积之和；
步骤2：求取所述圆形的等效半径r，
其中，；
步骤3：根据地基物理量和等效半径r计算各刚度系数和阻尼系数，其中，
水平振动的刚度阻抗Ks为：；
摇摆振动的刚度阻抗Kr为：；
水平振动的阻尼阻抗Cs为：；
摇摆振动的阻尼阻抗Cr为：；
其中，G为土体剪切模量，，ρ为土体质量密度，Vs为土体剪切波速，v为土体泊松比。
步骤4：将上述步骤3中计算获得的水平振动的刚度阻抗Ks与预设水平振动的刚度阻抗范围进行比较，若水平振动的刚度阻抗Ks不在预设水平振动的刚度阻抗范围内，则判断输电塔抗风能力为差；将上述步骤3中计算获得的摇摆振动的刚度阻抗Kr与预设摇摆振动的刚度阻抗范围进行比较，若摇摆振动的刚度阻抗Kr不在预设摇摆振动的刚度阻抗范围内，则判断输电塔抗风能力为差；将上述步骤3中计算获得的水平振动的阻尼阻抗Cs与预设水平振动的阻尼阻抗范围进行比较，若水平振动的阻尼阻抗Cs不在预设水平振动的阻尼阻抗范围内，则判断输电塔抗风能力为差；将上述步骤3中计算获得的摇摆振动的阻尼阻抗Cr与预设摇摆振动的阻尼阻抗范围进行比较，若摇摆振动的阻尼阻抗Cr不在预设摇摆振动的阻尼阻抗范围内，则判断输电塔抗风能力为差。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明提供一种输电塔抗风能力测试方法，该方法将输电塔的四个独立基础合成为一个整体基础之后，更为简单。简化前，四个基础需要单独模拟，简化后，只需模拟一个基础，化繁为简，节省工作量。
（2）目前在进行输电塔抗风设计时，不考虑基础、地基等部分的变形影响，而是将输电塔塔脚与基础假定为刚接。从而忽略了地基和塔脚相互作用的影响。虽然对于相对坚硬地基上的低层建筑物，按基础固支处理可以被认为是合理的，但在相对较软的地基上体型较重的结构来说，对输电塔抗风能力测试误差较大，本发明提供的输电塔抗风能力测试方法考虑地基和塔脚相互作用的影响，因此，在进行分析时，能更加准确的获知输电塔抗风能力。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的测试方法中地基简化模型；
图2为未简化前输电塔基础图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明提供的输电塔抗风能力测试方法进行详细说明。
本发明提供一种输电塔抗风能力测试方法，该方法将输电塔的四个独立基础合成为一个整体基础之后，更为简单。简化前，四个基础需要单独模拟，简化后，只需模拟一个基础，化繁为简，节省工作量。
如图1所示，本发明提供一种输电塔抗风能力测试方法采用“质-弹-阻”模型，就是把地基和基础体系看作是弹簧和阻尼器支承上的质量钢块，进而弹簧、阻尼器和质量刚块三者共同构成一个动力运动体系。
用弹簧刚度来模拟地基土的静刚度，用阻尼器的阻尼来模拟地基土的辐射阻尼和材料阻尼，通过统计土体的物理性质，统计剪切模量等参数，确定实际土体的刚度系数以及阻尼系数。
具体地，输电塔抗风能力测试方法包括如下步骤：
步骤1：输电塔的四个塔脚都具有一个独立基础，将四个所述基础合并为一个圆形，使四个所述基础均在所述圆形上，计算所述圆形基础的面积A0，其中，A0为四个所述基础的底面积之和；
步骤2：求取所述圆形的等效半径r，
其中，；
步骤3：根据地基物理量和等效半径r计算各刚度系数和阻尼系数，其中，
水平振动的刚度阻抗Ks为：；
摇摆振动的刚度阻抗Kr为：；
水平振动的阻尼阻抗Cs为：；
摇摆振动的阻尼阻抗Cr为：；
其中，G为土体剪切模量，，ρ为土体质量密度，Vs为土体剪切波速，v为土体泊松比。
步骤4：将上述步骤3中计算获得的水平振动的刚度阻抗Ks与预设水平振动的刚度阻抗范围进行比较，若水平振动的刚度阻抗Ks不在预设水平振动的刚度阻抗范围内，则判断输电塔抗风能力为差；将上述步骤3中计算获得的摇摆振动的刚度阻抗Kr与预设摇摆振动的刚度阻抗范围进行比较，若摇摆振动的刚度阻抗Kr不在预设摇摆振动的刚度阻抗范围内，则判断输电塔抗风能力为差；将上述步骤3中计算获得的水平振动的阻尼阻抗Cs与预设水平振动的阻尼阻抗范围进行比较，若水平振动的阻尼阻抗Cs不在预设水平振动的阻尼阻抗范围内，则判断输电塔抗风能力为差；将上述步骤3中计算获得的摇摆振动的阻尼阻抗Cr与预设摇摆振动的阻尼阻抗范围进行比较，若摇摆振动的阻尼阻抗Cr不在预设摇摆振动的阻尼阻抗范围内，则判断输电塔抗风能力为差。
本发明中，对输电塔下部结构进行简化，地基土对基础的阻抗可以用弹簧-阻尼器来模拟，用弹簧模拟地基土的等效刚度，用阻尼器考虑地基土的耗能特性，在进行分析时，能更加准确的获知输电塔抗风能力。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种输电塔抗风能力测试方法，其特征在于，所述输电塔抗风能力测试方法包括如下步骤：
步骤1：输电塔的四个塔脚都具有一个独立基础，将四个所述基础合并为一个圆形，使四个所述基础均在所述圆形上，计算所述圆形基础的面积A0，其中，A0为四个所述基础的底面积之和；
步骤2：求取所述圆形的等效半径r，
其中，；
步骤3：根据地基物理量和等效半径r计算各刚度系数和阻尼系数，其中，
水平振动的刚度阻抗Ks为：；
摇摆振动的刚度阻抗Kr为：；
水平振动的阻尼阻抗Cs为：；
摇摆振动的阻尼阻抗Cr为：；
其中，G为土体剪切模量，，ρ为土体质量密度，Vs为土体剪切波速，v为土体泊松比；
步骤4：将上述步骤3中计算获得的水平振动的刚度阻抗Ks与预设水平振动的刚度阻抗范围进行比较，若水平振动的刚度阻抗Ks不在预设水平振动的刚度阻抗范围内，则判断输电塔抗风能力为差；将上述步骤3中计算获得的摇摆振动的刚度阻抗Kr与预设摇摆振动的刚度阻抗范围进行比较，若摇摆振动的刚度阻抗Kr不在预设摇摆振动的刚度阻抗范围内，则判断输电塔抗风能力为差；将上述步骤3中计算获得的水平振动的阻尼阻抗Cs与预设水平振动的阻尼阻抗范围进行比较，若水平振动的阻尼阻抗Cs不在预设水平振动的阻尼阻抗范围内，则判断输电塔抗风能力为差；将上述步骤3中计算获得的摇摆振动的阻尼阻抗Cr与预设摇摆振动的阻尼阻抗范围进行比较，若摇摆振动的阻尼阻抗Cr不在预设摇摆振动的阻尼阻抗范围内，则判断输电塔抗风能力为差。
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