[发明专利]一种输电塔结构杆件风荷载体型系数的确定方法

说明书

本发明属于工程结构抗风领域，尤其是涉及一种输电塔结构杆件风荷载体型系数的确定方法。本发明所提供的输电塔结构杆件风荷载体型系数的确定方法能够实际考虑实际周围杆件干扰效应，可以有效反映输电塔结构中其余杆件对被测试杆件的气动干扰效应，且适用于不同类型、位置和安装角度的输电塔结构杆件的风荷载测试。通过本发明所提供的方法能够准确获得不同风向下不同杆件在受周围杆件干扰情况下的真实风荷载体型系数，为开展精细化的输电工程抗风设计提供取值依据。

技术领域

本发明属于工程结构抗风领域，尤其是涉及一种输电塔结构杆件风荷载体型系数的确定方法。

背景技术

近年来高压输电线路工程得到了蓬勃发展，作为输电网络的主要支撑结构，高压输电塔具有结构高耸轻柔，杆件复杂交错等特征。风荷载是输电塔结构设计的控制荷载之一。

以往设计研究中往往聚焦于输电塔所受的整体风荷载而很少关注结构中主要杆件的真实受风情况，而主要杆件的失稳或破坏则可能是引发强风作用下输电线路破坏的原因之一。针对局部杆件受风情况，目前设计中通常根据结构整体(如整个塔头或塔身)风荷载并按经验受风面积分配的方式来近似估计。这种粗略的确定方法难以合理地反映主要杆件的真实风荷载特征。此外，输电塔结构中杆件的风荷载不仅受到本身形状和位置的影响，还受到周围杆件的干扰作用，因此，传统的基于单根独立杆件试验测得的体型系数由于忽略了周边的干扰效应也无法反应其真实的风荷载特征。

目前国内外在此方面的研究较少，无法满足输电结构精细化的抗风设计需求。由此可见，研发一种能够考虑周围结构杆件干扰效应的输电塔结构中任意杆件风荷载体型系数的测试确定方法显得尤为必要，这一技术的实现能够在保障输电结构抗风安全性的同时提升线路设计的经济性，对规范发展和工程设计应用具有显著意义。

发明内容

本发明旨在建立一种考虑实际周围杆件干扰效应下的输电塔结构杆件风荷载体型系数的确定方法，为输电塔结构杆件的可靠抗风设计提供准确的风荷载取值。

为此，本发明的上述目的通过采用以下技术方案来实现：

一种输电塔结构杆件风荷载体型系数的确定方法，其特征在于：所述输电塔结构杆件风荷载体型系数的确定方法依次包括以下步骤：

1)、测试模型的选取与安装

根据目标测试杆件所在位置选择测试截断模型；在截断模型中取出一段包含目标测试杆件在内的脱离体，并将脱离体与整体的截断模型脱开；脱离体的选取不宜过大，以保证后续杆件风荷载的测试精度，并且脱离体的选择应保证目标测试杆件拆除后仍具有一定的刚度和整体性；以此脱离体作为测试对象，其余整体截断模型作为干扰体；截断模型安装时：在整体截断模型的上下各安装一块端板，且上、下端板所形成的空间将整体截断模型容纳在空间内部，以保证测试模型所处的流场环境为均匀二维流；其中整体截断模型的底部与下端板相连，截断模型的顶部接近上端板但不与之接触；上、下板端的尺寸不应小于测试截断模型最大尺寸的5倍，且下端板应比风洞底板抬升一定高度，以超过近地面边界层流场的高度为宜；包含目标测试杆件在内的脱离体底部通过刚性支架与安装在风洞底板上的测力天平相连接；天平的上表面不宜高于下端板。脱离体的高度和位置应与其在原整体截断模型中的位置相近，但应与原模型保持一定的距离，该距离应当根据试验流场条件选择测试时脱离体模型与整体截断模型不发生触碰的最小距离；

2)、以脱离体为测试模型的风荷载测试

在均流场中对包含目标测试杆件的脱离体模型进行风洞测力试验，以获得不同风向下其整体在沿着横担的展开方向和垂直横担的展开方向的风荷载大小，分别记为F_x和F_y；然后拆除目标测试杆件，再次进行测力以获得拆除目标测试杆件后的脱离体风荷载，分别记为F_x1和F_y1；

3)、目标测试杆件的风荷载体型系数确定