預(yù)應(yīng)力混凝土—鋼組合風(fēng)電塔架結(jié)構(gòu)性能研究

【摘要】：風(fēng)力發(fā)電由于其清潔性、可再生性等優(yōu)點(diǎn)，在新世紀(jì)的能源行業(yè)中受到越來(lái)越多的關(guān)注。在新世紀(jì)，風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)為單機(jī)裝機(jī)容量越來(lái)越大，塔架高度越來(lái)越高。預(yù)應(yīng)力混凝土—鋼組合風(fēng)電塔架結(jié)構(gòu)作為一種先進(jìn)的風(fēng)電塔架結(jié)構(gòu)形式，與傳統(tǒng)的圓筒鋼塔和混凝土塔架相比，在保證施工進(jìn)度的條件下可以很好滿足塔架的設(shè)計(jì)要求。目前，我國(guó)對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土—鋼組合風(fēng)電塔架缺少相關(guān)理論研究，設(shè)計(jì)風(fēng)力發(fā)電塔架結(jié)構(gòu)時(shí)需要根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況參考國(guó)外的設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。本論文通過(guò)介紹預(yù)應(yīng)力混凝土—鋼組合風(fēng)電塔架的荷載計(jì)算、模型試驗(yàn)和有限元分析，將此類型的風(fēng)電塔架進(jìn)行推廣介紹，為我國(guó)風(fēng)電行業(yè)塔架建設(shè)提供相關(guān)資料。 本文中將具體關(guān)注以下內(nèi)容： 1、首先，本文以實(shí)際工程為背景，對(duì)風(fēng)電塔架的荷載計(jì)算和截面優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)介紹，簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程易于應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)。 2、其次，以設(shè)計(jì)的塔架結(jié)構(gòu)為原型，在湖南大學(xué)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)室對(duì)塔架結(jié)構(gòu)進(jìn)行模型試驗(yàn)，分析模型塔架結(jié)構(gòu)在正常使用狀態(tài)下的局部和整體受力情況。根據(jù)模型的試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)，進(jìn)一步得到原型結(jié)構(gòu)的受力性能，以此來(lái)指導(dǎo)塔架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 3、對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土—鋼組合風(fēng)電塔架整體進(jìn)行有限元分析，分析塔架在各個(gè)部位的受力情況。 4、國(guó)內(nèi)外對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土—鋼組合風(fēng)電塔架的連接節(jié)點(diǎn)研究處于空白。本文使用有限元分析軟件ABAQUS，對(duì)9種連接節(jié)點(diǎn)方式進(jìn)行有限元分析。通過(guò)對(duì)比與連接節(jié)點(diǎn)處混凝土的拉應(yīng)力的分布和大小來(lái)評(píng)價(jià)連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣順序，最終選擇最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。 5、最后，論文進(jìn)一步對(duì)未來(lái)的研究進(jìn)行歸納。 【關(guān)鍵詞】：組合結(jié)構(gòu)塔架 塔架設(shè)計(jì) 模型 節(jié)點(diǎn) ABAQUS
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU347
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 插圖索引10-12
• 附表索引12-14
• 第1章 緒論14-25
• 1.1 選題背景及意義14-15
• 1.1.1 選題背景14-15
• 1.1.2 選題意義15
• 1.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架15-21
• 1.2.1 風(fēng)力發(fā)電塔架設(shè)計(jì)發(fā)展15-16
• 1.2.2 風(fēng)力發(fā)電塔架種類16-18
• 1.2.3 新型塔架形式設(shè)計(jì)18-21
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀21-22
• 1.4 研究?jī)?nèi)容和研究意義22-25
• 1.4.1 研究?jī)?nèi)容22-23
• 1.4.2 研究意義23-25
• 第2章 某兆瓦級(jí)風(fēng)電組合塔架選型及分析25-48
• 2.1 概述25
• 2.2 設(shè)計(jì)概要25-28
• 2.2.1 設(shè)計(jì)思路26-27
• 2.2.2 塔架設(shè)計(jì)階段27-28
• 2.3 風(fēng)機(jī)基本數(shù)據(jù)28
• 2.4 計(jì)算風(fēng)機(jī)荷載28-32
• 2.4.1 確定氣動(dòng)荷載29-30
• 2.4.2 葉輪和風(fēng)機(jī)附加彎矩30
• 2.4.3 葉輪俯仰力矩30-31
• 2.4.4 偏轉(zhuǎn)力矩31-32
• 2.5 確定塔架外型32-33
• 2.5.1 確定預(yù)應(yīng)力混凝土段頂部32-33
• 2.5.2 確定預(yù)應(yīng)力混凝土段底部33
• 2.6 計(jì)算塔架荷載33-37
• 2.6.1 計(jì)算塔筒固有頻率34-35
• 2.6.2 基本風(fēng)壓35-36
• 2.6.3 風(fēng)振系數(shù)36
• 2.6.4 風(fēng)載體型系數(shù)36-37
• 2.6.5 風(fēng)壓高度變化系數(shù)37
• 2.6.6 風(fēng)機(jī)荷載計(jì)算37
• 2.7 塔架荷載組合37-38
• 2.8 截面優(yōu)化38-39
• 2.9 塔架截面設(shè)計(jì)39-45
• 2.9.1 預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算40-41
• 2.9.2 截面配筋計(jì)算41-43
• 2.9.3 正常極限狀態(tài)下塔架截面應(yīng)力43-45
• 2.10 連接法蘭設(shè)計(jì)45-46
• 2.11 地震和疲勞驗(yàn)算46
• 2.12 小結(jié)46-48
• 第3章 組合塔筒比例模型試驗(yàn)研究48-76
• 3.1 概述48-49
• 3.2 模型設(shè)計(jì)制作49-53
• 3.2.1 幾何相似49-51
• 3.2.2 材料相似51-52
• 3.2.3 荷載相似52-53
• 3.3 模型承載力計(jì)算53-57
• 3.3.1 預(yù)應(yīng)力混凝土塔筒53-55
• 3.3.2 鋼塔筒55-57
• 3.4 試件制作和安裝試件57-68
• 3.4.1 試件制作58-60
• 3.4.2 試件拼接60-62
• 3.4.3 布置測(cè)點(diǎn)62-65
• 3.4.4 加載制度65-66
• 3.4.5 材性試驗(yàn)66-68
• 3.5 試驗(yàn)現(xiàn)象分析與試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析68-74
• 3.5.1 試驗(yàn)現(xiàn)象分析68-69
• 3.5.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析69-74
• 3.6 小結(jié)74-76
• 第4章 組合塔架整體有限元分析76-81
• 4.1 概述76
• 4.2 組合塔架有限元建模過(guò)程76-77
• 4.3 組合塔架有限元結(jié)果分析77-80
• 4.3.1 靜力分析77-79
• 4.3.2 模態(tài)分析79-80
• 4.4 小結(jié)80-81
• 第5章 組合塔筒連接方案比較分析81-98
• 5.1 概述81
• 5.2 連接方案有限元建模過(guò)程81-82
• 5.3 連接法蘭82-97
• 5.3.1 傳統(tǒng)法蘭82-87
• 5.3.2 反向法蘭87-92
• 5.3.3 剪力鍵法蘭92-97
• 5.4 小結(jié)97-98
• 結(jié)論展望98-100
• 參考文獻(xiàn)100-104
• 致謝104

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基于振型數(shù)據(jù)的塔架結(jié)構(gòu)損傷數(shù)值模擬分析    蘇英志;杜守軍;

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窯尾高層鋼管混凝土塔架結(jié)構(gòu)的研究及應(yīng)用(上)    天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 趙茁躍

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高聳塔架結(jié)構(gòu)振動(dòng)反應(yīng)的智能混合控制    陳波

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風(fēng)力機(jī)塔架結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題探討及分析程序的研制    李宗福

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3MW單樁式風(fēng)電機(jī)塔架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)    杜鵬飛

高聳塔架結(jié)構(gòu)豎向主桿失穩(wěn)損傷診斷的試驗(yàn)研究    宋萬(wàn)軍

高聳塔架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)損傷的兩步診斷法    黃東梅

預(yù)應(yīng)力混凝土—鋼組合風(fēng)電塔架結(jié)構(gòu)性能研究    牛家興