CN112903234A - 一种输电塔结构局部杆系的风荷载试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于输电塔结构的抗风试验领域，尤其是涉及一种输电塔结构中局部杆系风荷载的风洞试验装置。本发明所提供的风荷载试验装置具有测试模型位置连续可调，端板高度调节简便等优点，可以适用于不同规格参数的输电结构模型试验。本发明所提供的输电塔结构中局部杆系风荷载的测试装置能够实现任意来流风场条件下输电结构中任意杆系所组成的平面的风荷载特性值，并且能够考虑输电塔结构中其余杆件对测试目标杆件的干扰效应，从而获得较为真实的局部杆系风荷载，为开展输电线路精细化地抗风防灾设计研究提供可靠试验支撑。

Description

一种输电塔结构局部杆系的风荷载试验装置
技术领域
本发明属于输电塔结构的抗风试验领域，尤其是涉及一种输电塔结构中局部杆系风荷载的风洞试验装置。
背景技术
在我国大规模建设高压输电网络的战略背景下，高压输电塔结构的可靠服役将对电网的安全稳定起着重要作用。对于轻柔高耸的高压输电塔结构，风荷载是其设计的主要控制荷载之一。强风作用下，输电线路的破坏现象依然屡见不鲜。已有研究表明输电塔的风致破坏不仅仅是由于整体结构的失稳破坏造成，而且也可能是由局部杆件的屈曲破坏所引发。因此，了解输电塔结构中主要杆件的准确受风情况是开展结构精细化抗风设计和保障结构安全的重要前提。以往研究中往往只对独立单根杆件进行风洞试验，并通过叠加获得相应杆系的风荷载大小作为抗风设计依据。然而在实际情况中，输电塔结构中的杆件受风特性不仅受到其自身位置和角度的影响，而且还将受到周边相邻杆件的干扰作用，因此其所受到的真实风压与独立的单根杆件试验结果将存在明显差异。目前国内外传统的风洞试验装置与技术无法有效的确定存在复杂干扰情况下输电塔中主要杆系的风荷载，这也就限制了输电结构精细化抗风设计的开展和风致破坏机理的深入研究，由此可见，研发一种能够确定不同来流风向角下输电塔中局部杆系风荷载的风洞试验装置具有重要的工程和科学意义。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种可获得输电塔结构中局部杆系在不同风向角下风荷载的风洞试验装置，为输电塔结构的精细化抗风设计提供依据。
为此，本发明的上述目的通过以下技术方案来实现：
一种输电塔结构局部杆系的风荷载试验装置，其特征在于：所述输电塔结构局部杆系的风荷载试验装置包括上端板和下端板，所述上端板经4根可调螺杆与风洞顶板相连，所述可调螺杆通过调节自身长度以实现上端板的上下移动用于满足不同高度的测试模型的需求；所述下端板的平面边框由前后、左右4根刚性梁相连而成；所述下端板边框的4个角部通过4根可升降的连杆与下端板下方的风洞转盘相连，以实现底板高度的调整和不同风向角的风荷载测试；所述下端板的平面边框内部设有两根连接前、后刚性梁的连系梁，两根连系梁可以沿着前、后刚性梁滑动并固定；两根连系梁之间安装有一块T型板和一块U型板，所述T型板的凸出端与U型板的凹口相配合，所述T型板的水平翼的两端分别与两根连系梁相连，所述U型板的两侧边分别与两根连系梁相连，所述T型板和U型板可以分别沿着两根连系梁滑动，以调整T型板和U型板之间的间距；所述T型板的水平翼缘平面上开有通长的水平槽，所述水平槽内装有两个可滑动可固定的支座，所述支座用于安装所需测力的输电塔模型；所述T型板的底部与一高度可调的测力天平相连，所述测力天平底部与其下方的风洞转盘相连；所述U型板与干扰模型相连；左连系梁与左刚性边梁之间安装有一块左滑动板，左滑动板可在左刚性边梁和左连系梁之间滑动并固定，右刚性边梁与右连系梁之间安装有一块右滑动板，右滑动板可在右刚性边梁和右连系梁之间滑动并固定。
在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：
作为本发明的优选技术方案：所述下端板平面边框外侧接有弧形的平面板，使得整个下端板的平面呈现圆形平面，所述弧形的平面板的外边缘具有流线形截面。
作为本发明的优选技术方案：所述下端板平面边框外侧接的圆弧形的平面板与U型板、T型板以及左、右滑动板位于同一水平高度。
作为本发明的优选技术方案：所述上端板保持水平安装，且上端板的迎风端部边缘具有流线形截面。
作为本发明的优选技术方案：所述前、后刚性梁的内外侧面均设有滑槽，两根连系梁分别通过连系梁两端部的螺栓与前后两根刚性梁的内侧滑槽相连，使得两根连系梁可以沿着前、后刚性梁滑动和固定。
作为本发明的优选技术方案：两根连系梁在其上表面和左右两侧面分别开设滑槽，所述T型板和U型板位于两根连系梁的上表面，且T型板和U型板在与两根连系梁相交处的底部均设有竖向腹板，所述T型板和U型板的竖向腹板分别嵌入至两根连系梁的上表面滑槽内。通过贯穿连系梁左、右两侧滑槽和T型板、U型板的竖向腹板的螺杆来分别实现T型板、U型板的滑动和固定。
作为本发明的优选技术方案：所述T型板和U型板之间保持一定间距，以保证测试过程中所需测力的输电塔模型与干扰模型之间不会发生接触。
作为本发明的优选技术方案：所述左、右滑动板的两端分别安装于前后刚性梁的上表面，所述前、后刚性梁的上表面设有滑槽，所述左、右滑动板分别通过底部的竖向腹板与前、后刚性梁的上表面滑槽相连，所述左、右滑动板的竖向腹板与贯穿前、后刚性梁外侧滑槽的螺杆相连，以控制左、右滑动板的滑动和固定。
作为本发明的优选技术方案：所述下端板的平面边框的透空处填充可拆卸补充平板以将整个下端板的透空处填充密封形成一个完整且水平的平面。
本发明提供一种输电塔结构局部杆系的风荷载试验装置，具有测试模型位置连续可调，端板高度调节简便等优点，可以适用于不同规格参数的输电结构模型试验。本发明所提供的输电塔结构中局部杆系风荷载的测试装置能够实现任意来流风场条件下输电结构中任意杆系所组成的平面的风荷载特性值，并且能够考虑输电塔结构中其余杆件对测试目标杆件的干扰效应，从而获得较为真实的局部杆系风荷载，为开展输电线路精细化地抗风防灾设计研究提供可靠试验支撑。
附图说明
图1为本发明所提供的输电塔结构局部杆系的风荷载试验装置的正立面图。
图2为本发明所提供的输电塔结构局部杆系的风荷载试验装置的侧立面图。
图3为本发明所提供的输电塔结构局部杆系的风荷载试验装置中下端板的俯视图。
具体实施方式
参照附图和具体实施例对本发明作进一步详细地描述。
如图1至图3所示，一种输电塔结构局部杆系的风荷载试验装置，包括：上端板1和下端板2，上端板1通过4根可调螺杆3与风洞顶板5相连接，下端板2的角部通过4根可升降液压柱4与风洞转盘6相连。下端板2的核心框架由前、后钢横梁10、11以及左、右钢横梁12、13首尾相连焊接而成，并在核心框架外接弧形平板27组成。前后钢横梁10、11内外侧均设有滑槽。前后钢横梁10、11之间连有两根连系梁16、17。连系梁16、17的两端通过螺杆与钢横梁10和11的内侧连接，并通过调节螺栓实现其沿着钢横梁长度方向滑动和固定。连系梁16和17的上表面和左右两侧面均开有滑槽。连系梁16和17上部安装有一块U型板18和一块T型板19，U型板18和T型板19与连系梁16和17的相交位置处的底部带有腹肋板，腹肋板分别嵌入到连系梁16和17顶部的滑槽24和25中，T型板和U型板的腹肋板与贯穿连系梁16和17左右两侧滑槽的螺杆相连接，通过移动螺杆来调节T型板和U型板的位置和相对距离。T型板19的水平翼缘平面上开有通长的水平槽20，水平槽20内装有两个可滑动可固定的支座21，支座21用于安装所需测试的输电塔局部杆系模型9，T型板19底部与测力天平8相连接，U型板18上表面与干扰模型26相连。连系梁16和左侧钢横梁12之间布置有1块左滑动板14，左滑动板14可在连系梁16和左侧钢横梁12之间滑动和固定。连系梁17和右侧钢横梁13之间布置有1块右滑动板15，右滑动板15可在连系梁17和左侧钢横梁13之间滑动和固定。
本实施例中，下端板2平面边框外侧接有弧形的平面板27，使得整个下端板2的平面呈现圆型平面，弧形的平面板27的外边缘具有流线形截面7。
本实施例中，上端板1保持水平，且上端板1的迎风端部边缘也应处理成近似流线形截面7的形式。上端板1与测试模型9间的距离不宜过大。
本实施例中，前后钢横梁10和11的上表面开有滑槽22和23。左滑动板14和右滑动板15的两端分别安装于前、后刚性梁的上表面，左右滑动板14、15与前后横梁10、11相接位置处的底部带有竖向腹肋板。竖向腹肋板嵌入到滑槽22、23中，并通过贯穿的螺杆与前后横梁10、11的外侧滑槽相连，通过调节螺杆来实现滑动板的移动。
本实施例中，T型板19和U型板18始终保持一定的间距，防止试验中测力模型与干扰模型间发生接触，但同时该距离不宜过大。
本实施例中，U型板18、T型板19与左右滑动板14、15，以及刚性边框的外接弧形板27的平面应位于同一水平高度。
本实施例中，采用泡沫板将整个底部端板平面的透空处进行填充，使之形成一个完整且水平的平面。
本实施例在具体实施过程中，首先，安装好输电塔局部杆系模型9和干扰模型26，调节连系杆16和17使之满足模型试验的水平位置需要，调节T型板19和U型板18使之满足试验模型9和干扰模型26之间的试验间距需求，然后将左滑动板14调节至与T型板19和U型板18的左侧边相接并固定，将右滑动板15调节至与T型板19和U型板18的右侧相接并固定，在T型板19的底部安装天平8。对于下端板2的透空处安装补充板，并使得下端板2的整个平面保持水平。通过上述过程，实现了不同风场条件下输电塔局部杆系风荷载的有效测试。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，仅为本发明的优选实施例，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改、等同替换、改进等，都落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种输电塔结构局部杆系的风荷载试验装置，其特征在于：所述输电塔结构局部杆系的风荷载试验装置包括上端板和下端板，所述上端板经4根可调螺杆与风洞顶板相连，所述可调螺杆通过调节自身长度以实现上端板的上下移动用于满足不同高度的测试模型的需求；所述下端板的平面边框由前后、左右4根刚性梁相连而成；所述下端板边框的4个角部通过4根可升降的连杆与下端板下方的风洞转盘相连，以实现底板高度的调整和不同风向角的风荷载测试；所述下端板的平面边框内部设有两根连接前、后刚性梁的连系梁，两根连系梁可以沿着前、后刚性梁滑动并固定；两根连系梁之间安装有一块T型板和一块U型板，所述T型板的凸出端与U型板的凹口相配合，所述T型板的水平翼的两端分别与两根连系梁相连，所述U型板的两侧边分别与两根连系梁相连，所述T型板和U型板可以分别沿着两根连系梁滑动，以调整T型板和U型板之间的间距；所述T型板的水平翼缘平面上开有通长的水平槽，所述水平槽内装有两个可滑动可固定的支座，所述支座用于安装所需测力的输电塔模型；所述T型板的底部与一高度可调的测力天平相连，所述测力天平底部与其下方的风洞转盘相连；所述U型板与干扰模型相连；左连系梁与左刚性边梁之间安装有一块左滑动板，左滑动板可在左刚性边梁和左连系梁之间滑动并固定，右刚性边梁与右连系梁之间安装有一块右滑动板，右滑动板可在右刚性边梁和右连系梁之间滑动并固定。
2.根据权利要求1所述的输电塔结构局部杆系的风荷载试验装置，其特征在于：所述下端板平面边框外侧接有弧形的平面板，使得整个下端板的平面呈现圆形平面，所述弧形的平面板的外边缘具有流线形截面。
3.根据权利要求2所述的输电塔结构局部杆系的风荷载试验装置，其特征在于：所述下端板平面边框外侧接的圆弧形的平面板与U型板、T型板以及左、右滑动板位于同一水平高度。
4.根据权利要求1所述的输电塔结构局部杆系的风荷载试验装置，其特征在于：所述上端板保持水平安装，且上端板的迎风端部边缘具有流线形截面。
5.根据权利要求1所述的输电塔结构局部杆系的风荷载试验装置，其特征在于：所述前、后刚性梁的内外侧面均设有滑槽，两根连系梁分别通过连系梁两端部的螺栓与前后两根刚性梁的内侧滑槽相连，使得两根连系梁可以沿着前、后刚性梁滑动和固定。
6.根据权利要求1所述的输电塔结构局部杆系的风荷载试验装置，其特征在于：两根连系梁在其上表面和左右两侧面分别开设滑槽，所述T型板和U型板位于两根连系梁的上表面，且T型板和U型板在与两根连系梁相交处的底部均设有竖向腹板，所述T型板和U型板的竖向腹板分别嵌入至两根连系梁的上表面滑槽内。
7.根据权利要求1所述的输电塔结构局部杆系的风荷载试验装置，其特征在于：所述T型板和U型板之间保持一定间距，以保证测试过程中所需测力的输电塔模型与干扰模型之间不会发生接触。
8.根据权利要求1所述的输电塔结构局部杆系的风荷载试验装置，其特征在于：所述左、右滑动板的两端分别安装于前后刚性梁的上表面，所述前、后刚性梁的上表面设有滑槽，所述左、右滑动板分别通过底部的竖向腹板与前、后刚性梁的上表面滑槽相连，所述左、右滑动板的竖向腹板与贯穿前、后刚性梁外侧滑槽的螺杆相连，以控制左、右滑动板的滑动和固定。
9.根据权利要求1所述的输电塔结构局部杆系的风荷载试验装置，其特征在于：所述下端板的平面边框的透空处填充可拆卸补充平板以将整个下端板的透空处填充密封形成一个完整且水平的平面。
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