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内外压分别作用下冷却塔风振系数对比研究

振动．测试与诊断 2019年第3期39卷 463-470,665-666页

作者：杜凌云柯世堂侯宪安南京航空航天大学土木工程系南京210016 远景能源(江苏)有限公司上海200050 中国电力工程顾问集团西北电力设计院土木工程技术部西安710075

现有冷却塔规范和文献中关于风振系数的研究和取值建议均针对外表面风荷载作用,并认为内压作用下风振系数与外压作用下的数值一致,这无法真实反映冷却塔内压引起的风振效应。为对比研究内、外压分别作用下超大型冷却塔结构的风振特性及... 详细信息

现有冷却塔规范和文献中关于风振系数的研究和取值建议均针对外表面风荷载作用,并认为内压作用下风振系数与外压作用下的数值一致,这无法真实反映冷却塔内压引起的风振效应。为对比研究内、外压分别作用下超大型冷却塔结构的风振特性及风振系数,以国内某在建超规范限值高210m间接空冷塔为研究对象,首先,进行刚体同步测压风洞试验获取内、外表面平均和脉动风荷载;其次,建立塔筒-支柱-环基一体化有限元模型,采用完全瞬态法对超大型冷却塔在内、外压分别作用下的塔筒风振响应和风振系数进行了精细化计算分析,探讨了以塔筒径向位移、子午向轴力、Von Mises应力和环向弯矩4种典型目标响应下的风振系数取值标准,提炼出超大型冷却塔内、外压作用下的一维、二维和三维风振系数分布规律;最后,分别给出了此类超大型冷却塔内、外压作用下风振系数的取值建议和二维拟合公式。主要结论可为此类超大型冷却塔风振系数的精细化取值提供科学依据。

关键词：超大型冷却塔风洞试验内外压分别作用风振系数拟合公式

考虑百叶窗透风率超大型冷却塔内吸力风振系数研究

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建筑结构学报 2018年第8期39卷 36-44页

作者：柯世堂杜凌云侯宪安南京航空航天大学土木工程系江苏南京210016 中国电力工程顾问集团西北电力设计院土木工程技术部陕西西安710075

为研究不同百叶窗透风率下超大型冷却塔内吸力风振系数的分布特性和取值,以国内某在建210m高超大型冷却塔为工程背景,首先通过同步刚体测压风洞试验,得到了不同透风率（0%、15%、30%及100%）下冷却塔结构内表面平均与脉动风荷载。在此... 详细信息

为研究不同百叶窗透风率下超大型冷却塔内吸力风振系数的分布特性和取值,以国内某在建210m高超大型冷却塔为工程背景,首先通过同步刚体测压风洞试验,得到了不同透风率（0%、15%、30%及100%）下冷却塔结构内表面平均与脉动风荷载。在此基础上,对比分析不同透风率平均和脉动风压分布特性,并采用有限元方法建立了塔筒-支柱-环基一体化仿真分析模型,对该超大型冷却塔进行四种内吸力作用工况下完全瞬态时域动力计算。对比了四种透风率下内吸力风振系数的一维、二维和三维分布特征,分析了以塔筒径向位移、子午向轴力、von Mises应力和环向弯矩四种典型目标响应下的风振系数取值标准,分别给出了此类超大型冷却塔不同透风率下内吸力风振系数的取值建议,即0%、15%、30%及100%透风率下内吸力风振系数分别取为1.69、1.79、1.69和1.57。

关键词：超大型冷却塔风洞试验透风率内吸力风振系数

超大型冷却塔钢管混凝土双交叉支柱稳定性能分析

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华中科技大学学报（自然科学版） 2022年第1期50卷 93-98页

作者：陈德劲查晓雄侯宪安哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院广东深圳518055 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司陕西西安710075

对某拟建超大型冷却塔钢管混凝土双交叉支柱体系的稳定性能展开研究.首先,采用有限元软件ABAQUS建立非线性模型,对冷却塔钢管混凝土双交叉支柱体系中单肢钢管混凝土柱的轴压受力全过程进行分析,得到屈曲模态以及稳定极限承载力;然后,对... 详细信息

对某拟建超大型冷却塔钢管混凝土双交叉支柱体系的稳定性能展开研究.首先,采用有限元软件ABAQUS建立非线性模型,对冷却塔钢管混凝土双交叉支柱体系中单肢钢管混凝土柱的轴压受力全过程进行分析,得到屈曲模态以及稳定极限承载力;然后,对整塔在重力荷载和风荷载组合下钢管混凝土双交叉支柱体系的整体稳定性能展开分析,获得塔筒加强及未加强两种情况下的双交叉支柱体系的极限稳定承载力;最后,基于弹性屈曲分析和规范公式,对钢管混凝土双交叉支柱稳定承载力提出简化计算方法,简化计算结果与非线性分析结果接近且偏安全,可用于实际工程设计.

关键词：双交叉支柱体系钢管混凝土稳定性能非线性分析超大型冷却塔

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基于风洞试验大型冷却塔风致损伤识别研究

应用力学学报 2012年第6期29卷 711-716,776页

作者：柯世堂葛耀君侯宪安赵林陈少林南京航空航天大学南京210016 同济大学上海200092 西北电力设计院西安710075

针对大型双曲冷却塔结构的损伤识别提出了一种基于经验模式分解(简称EMD)和神经网络技术的冷却塔气弹模型风致损伤识别方法。首先对风洞试验中采集的位移信号进行经验模式分解以获取多个固有模态函数(简称IMF);同时提取若干个包含主要... 详细信息

针对大型双曲冷却塔结构的损伤识别提出了一种基于经验模式分解(简称EMD)和神经网络技术的冷却塔气弹模型风致损伤识别方法。首先对风洞试验中采集的位移信号进行经验模式分解以获取多个固有模态函数(简称IMF);同时提取若干个包含主要损伤信息的IMF分量中的能量特征参数;然后以这些不同频段的能量特征参数作为神经网络的输入参数来识别冷却塔气弹模型的损伤程度和位置。对气弹模型预先设定的损伤位置和程度的分析结果表明:以EMD为预处理器提取各频带能量作为特征参数的神经网络诊断方法其平均识别误差为6%,可初步识别冷却塔结构中的风致损伤位置和程度。这为真实结构的损伤识别研究提供了新的思路。

关键词：大型冷却塔 EMD 神经网络损伤识别风洞试验

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超大型冷却塔等效静风荷载精细化计算及应用

振动．测试与诊断 2013年第5期33卷 824-830,913页

作者：柯世堂陈少林赵林侯宪安姚友成南京航空航天大学土木工程系南京210016 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 中国电力工程顾问集团西北电力设计院西安710075

在模态加速度法和荷载-响应相关法的基础上,推导出超大型冷却塔等效静力风荷载(简称ESWLs)的精细化计算方法,提出用于补偿背景和共振交叉项的一致耦合方法(consistent coupled method,简称CCM)来求解结构ESWLs。该方法采用统一理论进行... 详细信息

在模态加速度法和荷载-响应相关法的基础上,推导出超大型冷却塔等效静力风荷载(简称ESWLs)的精细化计算方法,提出用于补偿背景和共振交叉项的一致耦合方法(consistent coupled method,简称CCM)来求解结构ESWLs。该方法采用统一理论进行背景、共振和交叉项3个分量的求解,能完全考虑各共振模态之间、共振和背景模态之间的耦合效应,并赋予背景与共振交叉项ESWLs分量以明确的物理意义。以内陆某核电超大型冷却塔(塔高215m)为例,采用CCM方法进行ESWLs计算,探讨了ESWLs平均、背景、共振和交叉项分量的分布特征,并结合规范条款对比分析了超大型冷却塔风振系数的数值和分布特征,为超大型冷却塔结构设计和抗风安全性提供参考。

关键词：超大型冷却塔等效静力风荷载一致耦合方法风振系数耦合效应

超大型冷却塔钢管混凝土交叉支柱截面选型研究

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建筑结构学报 2021年第S02期42卷 322-331页

作者：陈德劲吴洁查晓雄侯宪安哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院广东深圳518055 湖北理工学院土木建筑工程学院湖北黄石435003 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司陕西西安710075

为解决目前超大型冷却塔工程中的钢筋混凝土交叉支柱截面尺寸大,施工周期长,施工过程中脚手架使用量大等问题,提出将钢管混凝土应用于超大型冷却塔的交叉支柱(X支柱)中。根据某实际冷却塔项目的工程特点,按照与原采用矩形钢筋混凝土X支... 详细信息

为解决目前超大型冷却塔工程中的钢筋混凝土交叉支柱截面尺寸大,施工周期长,施工过程中脚手架使用量大等问题,提出将钢管混凝土应用于超大型冷却塔的交叉支柱(X支柱)中。根据某实际冷却塔项目的工程特点,按照与原采用矩形钢筋混凝土X支柱方案承载力相等的原则,设计分别采用圆形钢管混凝土X支柱、长圆形钢管混凝土X支柱的结构方案;采用有限元软件ABAQUS建立采用上述3种不同截面形式(矩形钢筋混凝土、圆形和长圆形钢管混凝土)X支柱的冷却塔结构模型,并通过与实际工程自振频率实测值进行对比验证有限元模型的准确性,分析重力荷载、风荷载和地震作用下的结构响应,研究不同X支柱截面形式(截面形状和组成材料不同)对冷却塔结构性能的影响;基于纤维模型法,计算得到采用3种不同截面形式X支柱交叉区域中截面的轴力-弯矩曲线。研究结果表明:在不同的荷载作用下,圆形和长圆形钢管混凝土X支柱方案的塔筒位移均小于矩形钢筋混凝土X支柱方案的,采用钢管混凝土X支柱有利于提高冷却塔结构刚度;在承受相同轴力情况下,圆形和长圆形钢管混凝土X支柱的受弯性能均比矩形钢筋混凝土X支柱的好。根据上述分析结果,推荐采用圆形钢管混凝土X支柱。

关键词：超大型冷却塔钢管混凝土交叉支柱有限元分析纤维模型法截面选型轴力-弯矩承载力曲线

大型冷却塔夏季日照筒壁温差原型实测与分布准则

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土木工程学报 2024年第1期57卷 45-55页

作者：吴鸿鑫杨杰柯世堂侯宪安孙文葛耀君南京航空航天大学江苏南京211106 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司陕西西安710065 山东电力工程咨询院有限公司山东济南250013 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

中国现行规范的夏季日照筒壁温差条款源自20世纪80年代秦岭电厂的单一冷却塔(105m)实测结果,既有条款忽略了不同地域与不同尺度的温差分布影响,同时国际上现有冷却塔夏季日照温差分布准则取值存在差异,亟需开展真实大型冷却塔日照筒壁... 详细信息

中国现行规范的夏季日照筒壁温差条款源自20世纪80年代秦岭电厂的单一冷却塔(105m)实测结果,既有条款忽略了不同地域与不同尺度的温差分布影响,同时国际上现有冷却塔夏季日照温差分布准则取值存在差异,亟需开展真实大型冷却塔日照筒壁温差更普适的实测研究。鉴于此,基于预制墙板日照试验实现非接触式红外三维测温技术的有效性校订,以分布于我国“寒冷及严寒地区”的五座不同典型高度的大型冷却塔进行夏季全天候的筒壁温差实测;基于实测数据数理统计,提炼了日照筒壁温差的板内梯度分布、时域演变规律、空间分布模式和向阳内壁特性;在此基础上,量化了夏季日照筒壁温差子午向分布、环向分布、最大温差取值,提炼了囊括向阳内壁的大型冷却塔筒壁温差分布准则。研究发现,我国“寒冷及严寒地区”应考虑日照温度应力;日照筒壁温差沿厚度为三段式梯度分布,沿塔高约为恒值,沿环向为外表面非对称半圆分布,喉部以上向阳内壁具有负温差。研究结论加深了对大型冷却塔日照温差分布的理解,也为规范修订提供实测依据。

关键词：大型冷却塔日照筒壁温差现场实测分布准则红外测温

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大型冷却塔表面脉动风压原型实测与分布准则

土木工程学报 2017年第1期50卷 1-11页

作者：赵林刘晓鹏高玲姚友成侯宪安葛耀君同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 华东电力设计院上海200063 西北电力设计院陕西西安710032

我国冷却塔规范风荷载条款仍源自20世纪80年代原型冷却塔(约90m高)实测资料,且仅规定了塔筒表面静态风压分布。事实上,超大型冷却塔(高度≥165m)风振问题与风荷载脉动作用关系更加密切,由此导致了冷却塔数学和物理试验模型雷诺数效应模... 详细信息

我国冷却塔规范风荷载条款仍源自20世纪80年代原型冷却塔(约90m高)实测资料,且仅规定了塔筒表面静态风压分布。事实上,超大型冷却塔(高度≥165m)风振问题与风荷载脉动作用关系更加密切,由此导致了冷却塔数学和物理试验模型雷诺数效应模拟准则的不完整性,难于准确再现冷却塔表面动态风荷载与来流条件、塔群组合状况等参数间的合理关系,已成为制约大型冷却塔抗风性能研究和结构设计的瓶颈。为此,采用全天候动态风压采集设备,对某电厂冷却塔(约166m高)进行通风筒表面动、静态风压长期现场观测,量化表面脉动压力与来流紊流度之间的影响关系,提出具有原创性的冷却塔超高雷诺数条件(Re≥6E7)脉动风压雷诺数效应模拟准则。

关键词：大型冷却塔脉动风压原型实测分布准则

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钢管混凝土X形交叉柱轴压性能研究

建筑结构学报 2021年第S01期42卷 351-360页

作者：陈德劲查晓雄侯宪安周光毅李帼昌哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院深圳518055 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司陕西西安710075 中国建筑第八工程局有限公司上海200000 沈阳建筑大学土木工程学院辽宁沈阳110168

为研究圆形和长圆形截面钢管混凝土柱交叉相贯形成的变截面不规则钢管混凝土组合柱,即钢管混凝土X形柱的轴压性能,采用有限元软件ABAQUS建立上述两种截面钢管混凝土X形柱的轴压模型,并通过与试验结果对比验证有限元模型的合理性,在此基... 详细信息

为研究圆形和长圆形截面钢管混凝土柱交叉相贯形成的变截面不规则钢管混凝土组合柱,即钢管混凝土X形柱的轴压性能,采用有限元软件ABAQUS建立上述两种截面钢管混凝土X形柱的轴压模型,并通过与试验结果对比验证有限元模型的合理性,在此基础上,对圆形和长圆形截面钢管混凝土X形柱的受力全过程进行分析,并对钢管混凝土X形柱进行参数分析。研究表明,钢管混凝土X形柱在节点交叉区域钢管对混凝土产生不均匀的约束作用,混凝土中心区域受到的约束作用最大,其次是左右区域,钢管相交部位的混凝土受到约束最小,部分截面甚至在混凝土与钢管之间发生脱离。随着混凝土强度提高、钢材强度提高、钢管壁厚增加以及交叉角度加大,钢管混凝土X形柱的轴压承载力相应提高。

关键词：钢管混凝土X形柱不均匀约束作用工作机理有限元分析轴压性能