不同流場(chǎng)下不銹鋼管輸電塔塔身氣動(dòng)力特性

  根據(jù)不銹鋼管輸電塔塔身高度處的典型節(jié)段截面尺寸，設(shè)計(jì)制作不同密實(shí)度和寬高比的塔身節(jié)段模型及迎風(fēng)面單片桁架模型.分別在均勻?qū)恿鲌?chǎng)和均勻湍流場(chǎng)下開(kāi)展高頻測(cè)力風(fēng)洞試驗(yàn)，獲得迎風(fēng)面單片桁架體型系數(shù)、背風(fēng)面荷載降低系數(shù)和塔身節(jié)段體型系數(shù)等氣動(dòng)力參數(shù).結(jié)果表明，高湍流度來(lái)流條件會(huì)導(dǎo)致單片桁架體型系數(shù)的減小以及背風(fēng)面荷載降低系數(shù)的增大，從而導(dǎo)致不銹鋼管塔塔身節(jié)段體型系數(shù)較接近.對(duì)于單片鋼管桁架體型系數(shù)，中國(guó)規(guī)范推薦取值總體小于試驗(yàn)值，且當(dāng)密實(shí)度較小時(shí)偏小程度較明顯，建議規(guī)范考慮密實(shí)度對(duì)單片鋼管桁架體型系數(shù)的影響，適當(dāng)提高單片鋼管桁架體型系數(shù)；對(duì)于背風(fēng)面荷載降低系數(shù)，中國(guó)規(guī)范取值大于試驗(yàn)值，也大于英國(guó)規(guī)范取值，建議中國(guó)規(guī)范對(duì)鋼管輸電塔背風(fēng)面荷載降低系數(shù)做部分調(diào)整。

  目前特高壓、遠(yuǎn)距離輸電線路配套保障已經(jīng)成為中國(guó)能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略中的關(guān)鍵因素.鋼管輸電塔與傳統(tǒng)的角鋼輸電塔相比，具有構(gòu)件體型系數(shù)較小、相同截面積下回轉(zhuǎn)半徑比更大、構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單、用鋼量較為節(jié)省等優(yōu)點(diǎn)，因而在目前的輸電線路建設(shè)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。對(duì)典型格構(gòu)式塔架進(jìn)行高頻天平測(cè)力試驗(yàn)，得到在不同試驗(yàn)風(fēng)速下的整體體型系數(shù)；測(cè)試全塔氣動(dòng)彈性模型的體型系數(shù)；研究2類風(fēng)場(chǎng)下鋼管塔的整體體型系數(shù)，建議對(duì)均勻?qū)恿鲌?chǎng)下獲得的體型系數(shù)進(jìn)行修正.以上研究主要側(cè)重于輸電塔全塔的整體體型系數(shù).在實(shí)際輸電塔結(jié)構(gòu)中，塔身各節(jié)段的密實(shí)度（即塔架迎風(fēng)面構(gòu)件的投影面積與塔架輪廓面積的比值）存在較大變化，從而會(huì)導(dǎo)致背風(fēng)面桿件所受到的尾流干擾等發(fā)生較大變化，因此有必要對(duì)輸電塔塔身節(jié)段氣動(dòng)力特性進(jìn)行深入研究。對(duì)角鋼輸電塔節(jié)段模型進(jìn)行同步測(cè)壓試驗(yàn)，得到體型系數(shù)沿桿件展長(zhǎng)的分布規(guī)律；對(duì)格構(gòu)式塔架塔身節(jié)段進(jìn)行高頻天平測(cè)力試驗(yàn)；研究不銹鋼管輸電塔體型系數(shù)沿輸電塔高度方向的變化，認(rèn)為輸電塔各節(jié)段體型系數(shù)存在差異，呈現(xiàn)隨高度增加而逐漸減小的趨勢(shì)，但并未討論密實(shí)度對(duì)各節(jié)段體型系數(shù)的影響；對(duì)不同密實(shí)度和寬高比的格構(gòu)式角鋼塔塔身節(jié)段進(jìn)行測(cè)力試驗(yàn)；在均勻?qū)恿鲌?chǎng)下對(duì)不同寬高比的鋼管輸電塔進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)，研究不同寬高比對(duì)不銹鋼管輸電塔背風(fēng)面荷載降低系數(shù)的影響，但未考慮塔身側(cè)面桿件的影響。研究風(fēng)向角對(duì)不銹鋼管輸電塔塔身節(jié)段氣動(dòng)力系數(shù)的影響.目前，探討多參數(shù)（密實(shí)度、寬高比、雷諾數(shù)等）對(duì)鋼管輸電塔塔身節(jié)段氣動(dòng)力影響的研究尚不多見(jiàn).來(lái)流條件同樣會(huì)影響節(jié)段模型測(cè)力試驗(yàn)結(jié)果。在不同湍流度下對(duì)格構(gòu)式角鋼塔進(jìn)行測(cè)力試驗(yàn)，認(rèn)為風(fēng)場(chǎng)對(duì)塔架結(jié)構(gòu)的平均風(fēng)力系數(shù)影響較小。認(rèn)為湍流度可以減緩橋梁斷面體型系數(shù)的雷諾數(shù)效應(yīng)。總結(jié)了工程結(jié)構(gòu)雷諾數(shù)效應(yīng)的進(jìn)展，目前，國(guó)內(nèi)外鋼管輸電塔荷載規(guī)范，考慮了雷諾數(shù)對(duì)體型系數(shù)的影響，但均未討論湍流度的影響.而圓桿構(gòu)件體型系數(shù)對(duì)湍流度較為敏感且實(shí)際風(fēng)環(huán)境具有較大的湍流度，湍流度的影響不容忽視.此外，對(duì)比國(guó)內(nèi)外規(guī)范可知，中國(guó)規(guī)范[14]對(duì)于單片鋼管桁架體型系數(shù)的建議取值與國(guó)外規(guī)范，的建議取值較接近，而背風(fēng)面荷載降低系數(shù)和塔身節(jié)段體型系數(shù)的建議取值均存在一定偏差，取值的合理性與準(zhǔn)確性有待進(jìn)一步檢驗(yàn)。以不銹鋼管輸電塔塔身的某一典型節(jié)段為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)制作不同密實(shí)度和寬高比的鋼管塔塔身節(jié)段模型，并設(shè)計(jì)制作對(duì)應(yīng)密實(shí)度的單片迎風(fēng)面桁架；在均勻?qū)恿鲌?chǎng)和均勻湍流場(chǎng)下對(duì)上述剛性模型進(jìn)行高頻天平測(cè)力試驗(yàn)，獲得迎風(fēng)面單片桁架體型系數(shù)、背風(fēng)面荷載降低系數(shù)和塔身節(jié)段體型系數(shù)等氣動(dòng)力參數(shù)；與國(guó)內(nèi)外鋼管輸電塔設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行對(duì)比，提出氣動(dòng)力參數(shù)的建議取值；此外對(duì)湍流作用下鋼管輸電塔氣動(dòng)力的影響機(jī)制進(jìn)行深入研究。