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双曲冷却塔子午线型对结构受力性能的影响

工程力学 2014年第3期31卷 187-196页

作者：张军锋葛耀君赵林柯世堂郑州大学土木工程学院郑州450001 同济大学桥梁工程系上海200092 南京航空航天大学土木工程系南京210016

为优化双曲冷却塔的子午线型,根据线型斜率对多座冷却塔的受力状态进行了对比分析,探讨了子午线型对自重和风荷载效应的影响机理,并据此对渡桥电厂实际圆锥线型的不合理性进行了解释。子午线型对冷却塔受力性能的影响主要集中在三个方面... 详细信息

为优化双曲冷却塔的子午线型,根据线型斜率对多座冷却塔的受力状态进行了对比分析,探讨了子午线型对自重和风荷载效应的影响机理,并据此对渡桥电厂实际圆锥线型的不合理性进行了解释。子午线型对冷却塔受力性能的影响主要集中在三个方面:局部线型的缺陷、直线段的存在以及整体线型的差异。局部线型的缺陷包括线型斜率的波动或跳跃,会使局部内力恶化,但通过线型略微调整即可消除。直线段的存在将使风荷载作用下子午向轴力在线型转变位置发生跳跃后再沿直线持续向下积聚,此影响与直线段的长度以及斜率有关,并非总是不利的,适当的直线段甚至会产生优于双曲线的受力性能。另外,风荷载作用下直线段内的环向轴力幅值会有所增加,故需要对局部稳定BSS检算格外注意。

关键词：双曲冷却塔子午线型受力性能线型斜率局部缺陷直线段

双曲冷却塔表面三维绕流特性及风压相关性研究

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工程力学 2013年第9期30卷 234-242页

作者：张军锋葛耀君赵林柯世堂郑州大学土木工程学院郑州450001 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 南京航空航天大学土木工程系南京210016

为探究双曲冷却塔表面的三维绕流特性以及空间相关性,以某大型冷却塔为例进行刚体模型同步测压风洞试验,对表面平均和脉动风压分布以及环向和子午向的相关性进行了分析。研究发现,冷却塔的长细比较小,上下端均存在明显的三维绕流特性,... 详细信息

为探究双曲冷却塔表面的三维绕流特性以及空间相关性,以某大型冷却塔为例进行刚体模型同步测压风洞试验,对表面平均和脉动风压分布以及环向和子午向的相关性进行了分析。研究发现,冷却塔的长细比较小,上下端均存在明显的三维绕流特性,并以塔筒上端尤为显著;端部效应主要表现在侧风区平均风压幅值下降、脉动风压激增、平均和脉动风压幅值最大点的后移以及风压环向相关性减弱。风压的环向相关性可以分为两个区域:"相关区域"(0≤|θ|≤100)和"非相关区域"(100°≤|θ|≤180°),其子午向相关性可以分为三个区域:"强相关区"(0°≤|θ|≤100°)、"弱相关区"(100°≤|θ|≤150°)以及"中等相关区"(150°≤|θ|≤180°);这使得冷却塔表面风压的双向(空间)相关性只存在于0°≤|θ|≤100°范围内。另外,在迎风点和侧风点,平均风压和脉动风压基本同时达到幅值的峰值,并且在环向和子午向存在极高的相关性,这都将显著增加风压分布的环向不均匀性以及风致结构响应。

关键词：双曲冷却塔风洞试验风压特性三维绕流特性空间相关性端部效应

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双曲冷却塔温度效应分析

华中科技大学学报（自然科学版） 2012年第1期40卷 63-67页

作者：张军锋葛耀君郑州大学土木工程学院郑州450001 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

以某大型冷却塔为例,通过与自重和风荷载作用效应的对比和荷载效应组合,分析了温度效应对结构设计的影响,并对比了中、英、德3国规范温度效应的相关条款和构造要求.结果表明:初始温度对温度效应基本没有影响,但檐口和下支柱等端部构件... 详细信息

以某大型冷却塔为例,通过与自重和风荷载作用效应的对比和荷载效应组合,分析了温度效应对结构设计的影响,并对比了中、英、德3国规范温度效应的相关条款和构造要求.结果表明:初始温度对温度效应基本没有影响,但檐口和下支柱等端部构件温度荷载参数的缺失使塔筒上下端形成温度边界约束,致使本区域构件的内力急剧增加;环向弯矩同样是结构设计中的控制性内力,并且温度效应对环向弯矩的贡献一般要显著大于风载荷效应的;相比英、德规范,我国规范的环向最小配筋率明显偏低,为保证环向强度安全,须通过结构计算而不能简单采用构造配筋,故有必要适当提高环向最小配筋率.

关键词：双曲冷却塔温度效应初始温度荷载效应组合构造要求

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大型双曲冷却塔平均风荷载的数值模拟研究

空气动力学学报 2009年第6期27卷 650-655,676页

作者：鲍侃袁沈国辉孙炳楠浙江大学建筑工程学院浙江杭州310027 浙江大学宁波理工学院浙江宁波315100

对双曲冷却塔的平均风荷载进行CFD数值模拟,获得冷却塔内外表面的三维流场特性和各高度截面的平均风压系数分布曲线,并与以往文献的实测数据和风洞试验结果进行比较,以验证数值模拟的准确性。根据内外表面的风速矢量图,描述冷却塔内外... 详细信息

对双曲冷却塔的平均风荷载进行CFD数值模拟,获得冷却塔内外表面的三维流场特性和各高度截面的平均风压系数分布曲线,并与以往文献的实测数据和风洞试验结果进行比较,以验证数值模拟的准确性。根据内外表面的风速矢量图,描述冷却塔内外流体的流动特征,发现旋涡的存在使风压分布趋于均匀的规律。并分析塔底的边缘效应及其对冷却塔内外表面风压的影响。讨论现行设计规范在外压的三维效应和内外压的共同作用等方面的不完善之处,给出部分改进建议和冷却塔外表面、内表面和内外表面压差的风压系数等压图,以供设计参考。

关键词：双曲冷却塔平均风荷载数值模拟风压系数

考虑材料非线性的RC双曲冷却塔风致破坏过程

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工程力学 2021年第3期38卷 228-238页

作者：张军锋裴昊朱冰刘庆帅郑州大学土木工程学院郑州450001

为明确RC双曲冷却塔的极限静风荷载及其风致破坏过程,以一座大型冷却塔为例,采用ABAQUS中分层壳单元模拟塔筒的混凝土和双向钢筋网,在线性计算和非线性计算验证的基础上,采用弥撒开裂模型和双线性模型模拟混凝土和钢筋的非线性受力特征... 详细信息

为明确RC双曲冷却塔的极限静风荷载及其风致破坏过程,以一座大型冷却塔为例,采用ABAQUS中分层壳单元模拟塔筒的混凝土和双向钢筋网,在线性计算和非线性计算验证的基础上,采用弥撒开裂模型和双线性模型模拟混凝土和钢筋的非线性受力特征,分析了自重+风荷载(工况Ⅰ)和自重+冬温+风荷载(工况Ⅱ)两种工况下的静风破坏过程,并结合荷载位移曲线、内力、应变和应力的发展和分布探究了其破坏机理。结果表明:对于工况Ⅰ,风荷载系数为λ=1.384时,首先在迎风子午线相对高度hs/Hs=0.37位置因子午向受拉出现环向裂缝且为贯通裂缝,之后整个迎风区的环向裂缝不断增加并沿环向扩展,迎风区内表面和侧风区外表面也因环向弯矩而出现子午向裂缝,开裂位置的钢筋应力迅速增加,荷载-位移曲线也由线性进入非线性并且迎风区和侧风区位移迅速增加,迎风区和侧风区内力也表现出明显的重分布特征,最后因混凝土持续开裂和喉部区域双向钢筋屈服而破坏,极限风荷载系数为λ=2.007;对于工况Ⅱ,温度效应的计入使λ=1.0时即在侧风区上部首先出现子午向裂缝,子午向裂缝开展也较工况Ⅰ略严重,但因温度的弯矩效应有限,其荷载位移曲线和工况Ⅰ基本一致,且仍以迎风区环向开裂最为显著,结构破坏依然由风荷载控制,最终的极限荷载荷载系数为λ=1.842。

关键词：双曲冷却塔破坏过程极限荷载材料非线性弥散开裂模型

基于反应谱方法的双曲冷却塔地震响应特征分析

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振动与冲击 2015年第10期34卷 128-134页

作者：张军锋陈淮李静斌郑州大学土木工程学院郑州450001

为明确冷却塔结构的振型特征、不同振型在地震响应中贡献及地震内力环向分布特点,便于冷却塔结构设计,以某大型双曲冷却塔为例,在动力特性分析基础上采用反应谱方法进行地震响应计算,并与其它荷载作用下内力进行对比。研究表明,冷却塔... 详细信息

为明确冷却塔结构的振型特征、不同振型在地震响应中贡献及地震内力环向分布特点,便于冷却塔结构设计,以某大型双曲冷却塔为例,在动力特性分析基础上采用反应谱方法进行地震响应计算,并与其它荷载作用下内力进行对比。研究表明,冷却塔振型可据其形状、方向分为环向与子午向谐波耦合振型、侧向弯曲振型、竖向伸缩振型及竖向扭转振型4类。第1类振型为冷却塔主振型;水平、竖向地震响应贡献分别来自第2、3类振型,第1、4类振型对地震作用均无贡献。侧弯振型的截面变形特征决定水平地震作用下塔筒内力在环向呈正弦或余弦分布。无论水平或竖向地震作用,塔筒中主要产生双向轴力,在下支柱主要产生轴力及弯矩,且水平地震作用产生的内力远大于竖向地震。较其它荷载作用效应,地震作用对塔筒的关键效应为塔筒中下区段内子午向拉力及塔筒顶端0.2HS范围内环向拉力,且地震效应对下支柱影响明显大于对塔筒影响。

关键词：双曲冷却塔地震响应振型贡献内力环向分布荷载效应组合

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基于风洞试验的双曲冷却塔静风整体稳定研究

工程力学 2012年第5期29卷 68-77页

作者：张军锋葛耀君赵林同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

针对双曲壳体冷却塔的静风整体稳定进行研究,介绍了现行规范条款的试验背景,探讨了其试验方法和结果,并对试验结果和计算结果进行比较分析。以现阶段代表性大型双曲壳体冷却塔为例,在动力特性分析的基础上,研究了其分支点和极值点整体... 详细信息

针对双曲壳体冷却塔的静风整体稳定进行研究,介绍了现行规范条款的试验背景,探讨了其试验方法和结果,并对试验结果和计算结果进行比较分析。以现阶段代表性大型双曲壳体冷却塔为例,在动力特性分析的基础上,研究了其分支点和极值点整体失稳特征和内压取值及加劲环设置对整体稳定性的影响。研究发现:冷却塔塔筒的振型可以看作是上下弹性支撑水平圆环结构和左右弹性支撑子午向悬臂结构振型的耦合;其风压作用下的几何非线性特征并不明显,结构的失稳是突然发生的,极值点失稳形态既表现出静力计算的变形特征,又带有分支点屈曲模态的倾斜谐波;冷却塔整体稳定性随内压取值的增加而显著下降,而增设加劲环能够增加和协调塔筒刚度分布从而提高结构的稳定性,并且加劲环设置在失稳形态变形最大的位置效果最为显著。

关键词：双曲冷却塔静风整体稳定分支点失稳极值点失稳内压加劲环

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大型双曲冷却塔气弹模型风洞试验和响应特性

建筑结构学报 2010年第2期31卷 61-68页

作者：柯世堂赵林葛耀君张军锋周玉芬同济大学土木工程防灾国家重点试验室上海200092

双曲薄壳冷却塔是典型的风敏感结构,气动弹性模型风洞试验是研究其风振响应的有效方法。根据某大型双曲冷却塔结构动力特性和风振响应的特点,按相似准则合理简化,成功设计和制作了这一复杂结构的气动弹性模型,并在大型边界层风洞中模拟... 详细信息

双曲薄壳冷却塔是典型的风敏感结构,气动弹性模型风洞试验是研究其风振响应的有效方法。根据某大型双曲冷却塔结构动力特性和风振响应的特点,按相似准则合理简化,成功设计和制作了这一复杂结构的气动弹性模型,并在大型边界层风洞中模拟的B类风场、7个工况共112个风向角下进行了试验。根据试验结果可得:结构的位移响应特征参数均和风速呈现线性关系,干扰作用减小了位移响应的均值,增大了其脉动量,并使其沿环向的变化趋势发生改变;8m/s风速下测压试验计算的结构响应值相比气弹试验结果均值偏小、均方差偏大;单塔工况下背景分量占据主导地位,而多塔干扰影响使背景分量不再居于主导地位,共振响应趋于显著;多塔干扰下以原型结构10cm位移为阈值计入风振系数贡献的测点数减少,但是响应根方差增大,其风振系数均值相比单塔下结果明显变大。

关键词：双曲冷却塔气动弹性模型等效梁格设计法风洞试验风致响应

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反应谱参数对双曲冷却塔地震响应的影响

世界地震工程 2015年第2期31卷 222-229页

作者：张军锋陈淮李静斌郑州大学土木工程学院河南郑州450001

为明确规范GB50191-93和GB50011-2010相关规定的差异对双曲冷却塔抗震计算结果的影响,以及冷却塔地震响应对反应谱各参数的敏感性,以1座双曲冷却塔为实例,分别依据两本规范并考虑不同参数取值的影响,进行了基于设计反应谱方法的双曲冷... 详细信息

为明确规范GB50191-93和GB50011-2010相关规定的差异对双曲冷却塔抗震计算结果的影响,以及冷却塔地震响应对反应谱各参数的敏感性,以1座双曲冷却塔为实例,分别依据两本规范并考虑不同参数取值的影响,进行了基于设计反应谱方法的双曲冷却塔地震响应分析。结果表明：在阻尼比为5%时,两本规范基本反应谱形状的差异对抗震计算结果没有影响,但在承载能力计算中两本规范地震影响系数最大值αmax取值的差异使利用GB50191-93计算所得结果在6~9度区分别比利用GB50011-2010所得结果高14%、9%、9%和9%;随着阻尼比的下降,受反应谱调整系数差异的影响,GB50191-93所得结果比GB50011-2010更高。另外,振型组合采用SRSS方法所得结果与CQC结果的差异并不明显。

关键词：双曲冷却塔地震响应反应谱方法计算参数