[发明专利]一种柔性光伏支架结构的气弹模型的建立方法

说明书

本发明属于工程结构抗风领域，尤其是涉及一种柔性光伏支架结构的气弹模型的建立方法。本发明提供一种柔性光伏结构气弹模型的建立方法，能够同时满足柔性光伏支架结构的气弹模型与原型之间在几何外形、质量和刚度上的相似性，实现了柔性光伏支架结构水平拉索和斜拉索预张力的合理准确施加。该方法所建立的气弹模型能够合理地模拟原型结构的气动外形和风振动力特性，可为同类柔性光伏支架结构工程的抗风设计提供试验技术支撑。

技术领域

本发明属于工程结构抗风设计领域，尤其是涉及一种柔性光伏支架结构的气弹模型的建立方法。

背景技术

光伏发电作为一种技术成熟的可再生清洁能源，因具有较好的环保性和经济性而受到了市场的广泛青睐。随着我国光伏行业的高速发展，优质的项目建设用地快速消耗殆尽，因此充分开发利用非优质空间资源(例如滩涂、荒废山地等)将具有广阔的市场前景。为了适应市场发展需求，近年来一种基于预应力拉索体系的柔性光伏支架结构应运而生。该结构通常由立柱、横梁、水平拉索和斜拉索组成，通过对拉索施加预应力从而实现光伏组件的大跨越布置。与传统光伏支架结构不同，柔性光伏支架结构轻柔，风振响应明显，属于风敏感结构。为保障结构抗风设计安全，有必要对柔性光伏支架结构的风振动力响应进行测试分析。缩尺模型的气弹试验可以反映风场下原结构的真实动力响应，是结构抗风设计有效手段。然而，目前针对柔性光伏支架结构的气弹试验开展较少，缺少相应的指导方法。因此，研发一套针对柔性光伏支架结构的气弹模型设计方法显得尤为必要。

发明内容

本发明旨在建立一种针对柔性光伏支架结构的气弹模型的建立方法，为该类结构的抗风设计提供试验支撑。

为此，本发明的上述目的通过采用以下技术方案来实现：

一种柔性光伏支架结构的气弹模型的建立方法，其特征在于：所述柔性光伏支架结构的气弹模型的建立方法，包括以下步骤：

1)柔性光伏支架结构的气弹模型的水平拉索的确定

柔性光伏支架结构气弹模型的水平拉索应满足抗拉刚度的相似要求：选择气弹模型水平拉索的弹性模量E_1m与原型水平拉索弹性模量E之比为α，其中：α一般应不小于1/n，则柔性光伏支架结构气弹模型中水平拉索的截面积可以按照公式(1)确定：

式中，A₁为原型柔性光伏支架结构水平拉索的截面积，A_1m为柔性光伏支架结构气弹模型水平拉索的截面积，n为柔性光伏支架结构原型与气弹模型间的几何缩尺比；

在柔性光伏支架结构气弹模型的水平拉索上外套设空心套管，套管截面尺寸可根据原型截面按照几何缩尺比确定，并且每隔5～15cm截断套管；

空心套管的单位长度质量m_t应该满足公式(2)的关系：

式中，ρ₁、ρ_1m分别为原型柔性光伏支架结构水平拉索和气弹模型水平拉索的密度；

水平拉索所需要的单位长度附加质量Δm₁由公式(3)确定：

2)柔性光伏支架结构气弹模型的斜拉索的确定

柔性光伏支架结构气弹模型中斜拉索的截面积，斜拉索外套管的几何尺寸和质量及斜拉索的附加质量可由照步骤1)确定，为了便于施加预应力，柔性光伏支架结构气弹模型的斜拉索一端通过弹簧与立柱顶端相连，弹簧的刚度k可按照式(4)确定：