中空夹层钢管混凝土风力机塔架风振性能研究

作者：王文达; 张丽丽; 纪孙航; 史艳莉

来源：建筑科学与工程学报, 2023, 40(02): 26-39.

DOI：10.19815/j.jace.2021.10076

• 风力发电机组
• 中空夹层钢管混凝土塔筒
• 气动荷载
• 自振特性
• 动力响应

传统风力发电机组塔架大多为锥形单管钢薄壁细长结构，此类结构在叶片转动及风荷载作用下易发生大的变形和振动。为克服传统风电塔自身发展的局限性并发挥中空夹层钢管混凝土(CFDST)结构优良的力学性能，基于某锥形钢塔筒，通过承载力等效提出CFDST塔筒结构形式，利用ABAQUS软件建立其风振性能有限元模型，对比了两种塔筒的振动模态。从时域和频域对二者在不同荷载工况下的动力响应特征进行对比分析，并对塔筒与叶片是否共振及瞬态冲击荷载下的振动进行了研究。结果表明：CFDST塔筒在保证原有钢塔筒抗弯承载力和刚度的同时，底部截面尺寸减小了25.6%,且不会与叶轮转动产生的谐波激励发生共振；阻尼对风机塔筒位移、速度、加速度及应力响应幅值影响显著；与钢塔筒相比，CFDST塔筒在正常运行荷载工况下峰值位移、加速度幅值和最大等效应力分别降低21.1%、30.2%和41.6%,而在暴风荷载工况下，分别减小14.4%、32.2%和36.3%;研究成果可为相关塔筒的设计优化提供参考。

• 单位
  兰州理工大学; 土木工程学院