施工全过程超大型冷却塔风荷载及抗风稳定性分析

摘要

随着我国能源结构的调整与电力建设事业的飞速发展，涌现出了一大批超规范高度限值、突破世界纪录的超大型冷却塔工程。作为世界上体量最大的钢筋混凝土结构，大型冷却塔结构具有柔度大、自振频率低且分布密集的特点，其高度的增加进一步导致结构刚度与稳定性下降，同时延长了结构的施工周期。由于施工状态的超大型冷却塔结构体系不断改变且尚未形成最终状态，对于各施工阶段冷却塔风致响应与稳定性能的影响未有定论，可能会出现比成塔更为不利的状态。因此，为确保超大型冷却塔安全顺利施工封顶，迫切需要针对施工全过程冷却塔的风荷载分布特性与风致稳定性能进行系统深入的研究。
　　鉴于此，本文以内陆某在建超大型冷却塔（高210m）为研究对象，建立了冷却塔施工全过程八个典型施工阶段三维实体模型，通过数值模拟获得了各施工阶段脉动风荷载时程，将成塔典型断面平均与脉动风压和规范、国内外实测及风洞试验结果进行对比，验证了数值风洞试验的有效性。同时，分析了各典型施工阶段的平均和脉动风压、阻力系数以及各测点脉动风压时程之间的相关性与相干性。在此基础上，进行了各施工阶段风振响应时程分析，并基于五种风振系数取值方法揭示了各典型施工阶段的风振系数分布规律，提出了超大型冷却塔施工全过程风振系数取值拟合公式。最后，对比了规范风振系数与实际风振系数两种风荷载作用下塔筒、支柱与环基的内力和位移响应分布规律及数值差异，并针对八个典型施工阶段进行了屈曲稳定性能分析。

目录

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注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1 冷却塔简介

1.2 大型冷却塔表面风荷载

1.3 大型冷却塔风致响应

1.4 冷却塔施工全过程研究现状与不足

1.5 本文的主要研究内容

第二章 施工全过程超大型冷却塔风荷载数值模拟

2.1 数值风洞理论

2.2 计算模型和参数设定

2.3 数值模拟结果分析

2.4 本章小结

第三章 施工全过程超大型冷却塔风荷载特性

3.1 平均压力系数分布

3.2 脉动压力系数分布

3.3 阻力系数分布

3.4 脉动风压相关性

3.5 典型测点间相干特性

3.6 本章小结

第四章 施工全过程超大型冷却塔风振分析

4.1 有限元建模及动力特性分析

4.2 风振分析时程计算理论

4.3 以迎风面子午向轴力为目标

4.4 以迎风面Von Mises应力为目标

4.5 以响应均值绝对值的平均值为目标

4.6 以响应均值绝对值的最大值为目标

4.7 以最大风压系数为目标

4.8 施工全过程风振系数取值建议及拟合公式

4.9 本章小结

第五章 施工全过程超大型冷却塔静风响应与稳定性分析

5.1 静风响应分析

5.2 稳定性分析

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 展望

参考文献

致谢

在校期间的研究成果及发表的学术论文