山区地形风场特性及其致输电塔线体系风振响应研究

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1、学校代号10532学号S1501W0010分类号TU312+.1密级公开工程硕士学位论文山区地形风场特性及其致输电塔线体系风振响应研究学位申请人姓名陈伟昆培养单位土木工程学院导师姓名及职称牛华伟高工王甜高工学科专业建筑与土木工程研究方向高耸结构抗风设计理论与应用论文提交日期2018年05月23日学校代号：10532学号：S1501W0010密级：公开湖南大学工程硕士学位论文山区地形风场特性及其致输电塔线体系风振响应研究学位申请人姓名：陈伟昆导师姓名及职称：牛华伟高工王甜高工培养单位：土木工程学院专业名称：建筑与土木

2、工程论文提交日期：2018年05月23日论文答辩日期：2018年05月26日答辩委员会主席：华旭刚教授StudyonTheWindFieldCharacteristicsofMountainousTerrainandWind-InducedResponseofTransmissionTower-lineSystembyCHENWeikunB.E.(HunanUniversity)2014AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegre

3、eofMasterofEngineeringinArchitectureandCivilEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorSeniorEngineerNIUHuaweiSeniorEngineerWANGTianMay,2018湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要

4、贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在______年解密后适用本授权书。2．不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年

5、月日导师签名：日期：年月日I山区地形风场特性及其致输电塔线体系风振响应研究摘要我国幅员辽阔，山区地形占国土面积比重较大，自然风流经山区地形会形成复杂的风场分布，独特的山区地形风场结构效应使得输电塔线体系的风致效应不同于平坦地区。目前，我国规范针对房屋建筑和输电线路的风速地形修正系数尚不够详细，由此可能导致山区地形风场下的输电塔线体系发生疲劳倒塌。本文以山丘地形和峡谷地形为研究对象，基于风洞试验方法研究山区地形风场特性，比较研究酒杯形输电塔线体系在不同地形风场下的风致效应并提供有效的减振方法。论文主要研究工作和取得的

6、成果如下：（1）对山区地形风场特性、输电塔线体系风致效应的研究现状进行了综述，并介绍现行规范对山区地形风场的规定。基于现有研究及国内外相关规范，提出了本文主要研究内容。（2）基于概化山丘地形、剖面线模型和自然山丘地形的风洞试验研究，探讨了不同坡度概化山丘地形的风速地形修正系数、风场竖向风速分量和紊流度变化情况，以及对比了剖面线模型和自然山丘地形的风速地形修正系数。得出了概化山丘地形、剖面线模型和自然山丘地形的风场特性。（3）基于概化峡谷地形和自然峡谷地形的风洞试验研究，探讨了V形对称坡度峡谷地形和自然峡谷地形的风速

7、地形修正系数沿横断面和峡谷走向中轴线断面的变化情况，以及对比了两种模型的风速地形修正系数。得出了V形对称坡度峡谷地形和自然峡谷地形的风场特性。（4）采用谐波合成法，通过商业数学软件MATLAB编制程序，模拟出自然山丘地形和自然峡谷地形最不利位置风场及同等来流下的平坦地形风场。基于酒杯塔刚性模型风洞试验获取塔身分段体型系数，并对酒杯塔单塔及不同地形上的三塔四档输电塔线体系的动力特性进行分析比较；分别对比分析了山丘地形与平坦地形和峡谷地形与平坦地形风场下的输电塔线体系的动力时程响应。结果表明：山区地形风场下的输电塔线体

8、系动力时程响应较平坦地形大，易导致输电塔产生疲劳破坏。（5）基于峡谷地形风场，选用调谐质量阻尼器对输电塔线体系进行风振控制并对TMD最优频率比和最优阻尼比进行计算分析。得出峡谷地形下TMD最优频率比为1.01，最优阻尼比为0.06，减振率达23.73%。关键词：山丘地形；峡谷地形；风场特性；输电塔线体系；风致效应；风振控制II工程硕士学位论文Abstract