论文摘要
风荷载和浪荷载是近海风机塔架的主要外部荷载。近海风机塔架具有高度大,刚度小等特点,作用于塔架的风荷载不仅会对其基础产生巨大的倾覆力矩,还会引起上部结构的风致振动。另一方面,风浪荷载又具有往复性,长期的往复作用易导致塔架底部及基础产生疲劳效应。深入研究近海风机塔架风浪荷载的计算方法、作用效应及其组合方式十分必要。本文建立了某1.5MW近海风机塔架的有限元模型;基于谐波叠加法模拟得到的近海风荷载时程,采用结构动力学和有限元分析理论对上部塔架进行了风致动力响应分析,然后利用MGLF(Moment Gust Loading Factor)法计算结构的风振系数及等效风荷载。利用线性波浪叠加法模拟随机波浪,并结合Morison方程,推导出了塔架所承受的波浪力的计算公式;综合分析风和浪荷载的组合机制,计算了在风、浪联合作用下近海风机塔架所受的总荷载及其动力响应。最后考虑不同风速情况,采用时域雨流法编制了塔架结构所承受的疲劳荷载谱,确定相应的等效疲劳荷载。研究表明,静风荷载作用下塔顶位移及塔底响应均随风速的增大而增大;风致动力荷载作用下塔底弯矩和塔顶加速度较大,应作为塔架设计的主要控制参数。在风、浪联合作用下,最大浪荷载叠加随机风荷载时程工况一般可作为荷载效应组合的控制工况。
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