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考虑流体-结构耦合作用的大跨度栈桥结构的风致动力响应

原文作者:
  刘艳,刘建波,刘志伟,张春鹏
发布时间:
  2014-08-13
来    源:
  山东电力工程咨询院有限公司
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摘 要:采用ADINA有限元软件对某大跨度栈桥结构进行了流体-结构耦合数值模拟计算,得出该类结构的风致动力响应特性。研究了流场速度、压力,结构的位移、等效应力以及风振系数和风压分布系数。
1 概 述
    大跨度栈桥结构体系跨度大、轻、柔,对风的作用更敏感。风荷载产生的升力、推力或扭转力矩导致结构产生的弯曲或扭转问题也更加突出。对结构设计人员来说,栈桥结构设计时,风荷载的取值一直是个令人困扰的问题。现行的GB 50009-2001《建筑结构荷载规范》对栈桥结构的风荷载没有明确的规定。而实际工程中,设计者往往由于设计依据不足而很难选取合适的风振系数,大多沿用高层或高耸结构设计规范或任意采用一个很保守的值来设定风振系数,这样进行大跨度栈桥风振响应分析显然是不合理的。本文基于ADINA 有限元软件,通过对某大跨度栈桥结构进行流体-结构耦合数值模拟,得出这类结构的风致动力响应,可供实际工程参考。
2 工程概况
    华能白杨河电厂采用2×300MW 级以大代小供热机组,其储煤场首次采用封闭式圆煤仓。由于老厂改造,场地受限,圆煤仓布置于防洪河道对面,导致进出圆煤仓的2、3号输煤栈桥跨越白杨河河道及道路。故采用大跨度特种结构方案,设计难度很高。2、3号栈桥为单皮带输煤栈桥,总长约230m,宽4.4m。栈桥中间设驱动间和拉紧间,桥体主要采用钢桁架结构,如图1所示。整个结构由几个单元组成,其中圆形煤场与驱动间之间的栈桥总长129.7m,最高处44.47m,坡度为7°,其支柱为灯笼
柱。工程抗震设防烈度为7度,构造措施按8度设防,基本风压0.4kN/m2,场地土类别为Ⅱ类。
2.1 结构建模
    栈桥的结构形式如图2所示,栈桥表面覆盖压型钢板,弹性模量E =2.07×105 MPa,密度ρ =7 850kg/m3,泊松比ν =0.3,厚度为0.53mm。有限元模型中,材料各向同性,考虑几何非线性。屋面采用Shell单元进行网格划分,并将其设置为流体-结构耦合面。
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