【摘要】：我國幅員遼闊,山區(qū)地形占國土面積比重較大,自然風流經(jīng)山區(qū)地形會形成復(fù)雜的風場分布,獨特的山區(qū)地形風場結(jié)構(gòu)效應(yīng)使得輸電塔線體系的風致效應(yīng)不同于平坦地區(qū)。目前,我國規(guī)范針對房屋建筑和輸電線路的風速地形修正系數(shù)尚不夠詳細,由此可能導致山區(qū)地形風場下的輸電塔線體系發(fā)生疲勞倒塌。本文以山丘地形和峽谷地形為研究對象,基于風洞試驗方法研究山區(qū)地形風場特性,比較研究酒杯形輸電塔線體系在不同地形風場下的風致效應(yīng)并提供有效的減振方法。論文主要研究工作和取得的成果如下:(1)對山區(qū)地形風場特性、輸電塔線體系風致效應(yīng)的研究現(xiàn)狀進行了綜述,并介紹現(xiàn)行規(guī)范對山區(qū)地形風場的規(guī)定�；诂F(xiàn)有研究及國內(nèi)外相關(guān)規(guī)范,提出了本文主要研究內(nèi)容。(2)基于概化山丘地形、剖面線模型和自然山丘地形的風洞試驗研究,探討了不同坡度概化山丘地形的風速地形修正系數(shù)、風場豎向風速分量和紊流度變化情況,以及對比了剖面線模型和自然山丘地形的風速地形修正系數(shù)。得出了概化山丘地形、剖面線模型和自然山丘地形的風場特性。(3)基于概化峽谷地形和自然峽谷地形的風洞試驗研究,探討了V形對稱坡度峽谷地形和自然峽谷地形的風速地形修正系數(shù)沿橫斷面和峽谷走向中軸線斷面的變化情況,以及對比了兩種模型的風速地形修正系數(shù)。得出了V形對稱坡度峽谷地形和自然峽谷地形的風場特性。(4)采用諧波合成法,通過商業(yè)數(shù)學軟件MATLAB編制程序,模擬出自然山丘地形和自然峽谷地形最不利位置風場及同等來流下的平坦地形風場�；诰票⻊傂阅Ｐ惋L洞試驗獲取塔身分段體型系數(shù),并對酒杯塔單塔及不同地形上的三塔四檔輸電塔線體系的動力特性進行分析比較;分別對比分析了山丘地形與平坦地形和峽谷地形與平坦地形風場下的輸電塔線體系的動力時程響應(yīng)。結(jié)果表明:山區(qū)地形風場下的輸電塔線體系動力時程響應(yīng)較平坦地形大,易導致輸電塔產(chǎn)生疲勞破壞。(5)基于峽谷地形風場,選用調(diào)諧質(zhì)量阻尼器對輸電塔線體系進行風振控制并對TMD最優(yōu)頻率比和最優(yōu)阻尼比進行計算分析。得出峽谷地形下TMD最優(yōu)頻率比為1.01,最優(yōu)阻尼比為0.06,減振率達23.73%。
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM75
【圖文】：

第2章 山丘地形風場特性比較研究2.1 試驗概況山丘地形作為典型地形當中占據(jù)我國國土面積最為廣闊的一種地貌，在“西電東送”的路線上應(yīng)是輸電線路設(shè)計必須考慮的風場荷載之一。本章按照“由簡化到復(fù)雜”的研究思路，首先以三個不同坡度單體概化山丘為研究對象，研究不同坡度單體山丘風場特性，然后以某自然山丘地形為例，對比自然山丘二維剖面線地形模型（以下簡稱剖面線模型）與自然山丘地形風場特性，探討通過二維剖面線模型和三維自然地形研究山丘地形風場特性的差異。風洞試驗在湖南大學 HD-2 邊界層風洞第一試驗段進行，截面尺寸為 3m（寬）×2.5m（高），試驗段長度為 17m，山丘地形模型的尺寸保證了模型試驗的阻塞比不大于 5%。風洞試驗時采用《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》[29]中的 B 類風場( 0.15)，按照一定的模型縮尺比通過“尖劈+粗糙元”方法模擬。

第2章 山丘地形風場特性比較研究2.1 試驗概況山丘地形作為典型地形當中占據(jù)我國國土面積最為廣闊的一種地貌，在“西電東送”的路線上應(yīng)是輸電線路設(shè)計必須考慮的風場荷載之一。本章按照“由簡化到復(fù)雜”的研究思路，首先以三個不同坡度單體概化山丘為研究對象，研究不同坡度單體山丘風場特性，然后以某自然山丘地形為例，對比自然山丘二維剖面線地形模型（以下簡稱剖面線模型）與自然山丘地形風場特性，探討通過二維剖面線模型和三維自然地形研究山丘地形風場特性的差異。風洞試驗在湖南大學 HD-2 邊界層風洞第一試驗段進行，截面尺寸為 3m（寬）×2.5m（高），試驗段長度為 17m，山丘地形模型的尺寸保證了模型試驗的阻塞比不大于 5%。風洞試驗時采用《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》[29]中的 B 類風場( 0.15)，按照一定的模型縮尺比通過“尖劈+粗糙元”方法模擬。

澳大利亞 TFI 眼鏡蛇探針外形 圖 2.4 電動控制移測架化山丘地形風場特性研究驗?zāi)Ｐ惋L洞試驗當中的概化山丘地形，其地表母線形狀通常有三角形、余弦形、鐘形等幾種。研究發(fā)現(xiàn)，山丘母線形狀對其風速地形加速有一定影響[5]。為余弦形的山丘與大部分山丘外形接近，且參考國內(nèi)外多個文獻發(fā)現(xiàn)余山丘的合理性。因此，本文采用余弦形母線山丘進行研究。制作中，山丘地表母線模型采用如下余弦曲線：2hhHcos ( r/4L )for r 2L0 π 其他(2.1H 為山體高度；hL 為山高一半時山丘中軸線到山丘地表的水平距離；2 y；山體坡度 / (2 )hs H L。由此得到的概化山丘三維軸對稱模型如圖 2 所示，其中以模型底盤圓心為坐標軸零點位置，為了方便圖示，圖 2.

【參考文獻】

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本文編號：2806435