钢管混凝土格构式风电塔架KT型节点受力性能研究

来源 :内蒙古科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangxiang62
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随着我国风电产业进入大规模发展阶段,风力发电机组的设计与创新成为影响风电行业发展的重要因素,而塔架作为风电机的主要支撑构件,其相关研究也显得日趋重要。与传统锥台型塔筒相比,格构式塔架具备造价低、安装维护方便、低周疲劳性能好等优点,但塔架整体受力状态较为复杂,其中节点受力的复杂程度尤为突出,因此节点构造是塔架设计的重要环节。鉴于目前对于格构式风电塔架节点的研究资料和数据的匮乏,本文针对钢管混凝土格构式风电塔架KT型相贯节点展开受力性能的研究。本文以白云鄂博地区某1.5兆瓦锥台型风电塔筒作为参考对象,初步设计钢管混凝土格构式风电塔架,并对KT型钢管混凝土相贯节点试件进行单调加载静力试验。通过变化塔柱径厚比、腹杆搭接率等参数,对塔架节点的破坏过程、腹杆的荷载变形关系、节点交汇区等效应力以及节点承载力等特性进行分析。试验结果表明:节点失效模式均为腹杆失效,塔柱本身没有明显宏观变形;对于间隙节点,节点高应力出现在腹杆间隙及受拉腹杆侧冠点与鞍点之间的塔柱壁上,而搭接节点则为受拉腹杆侧跟点与鞍点之间的塔柱壁上;拉力对节点交汇区等效应力分布的影响大于压力。在试验基础上,利用ABAQUS有限元软件对试验试件进行分析,并探讨塔柱径厚比、腹杆与塔柱的刚度比、搭接率Ov等几何参数对节点承载力和破坏模式的影响。通过有限元模拟得出以下结论:塔柱径厚比为18的搭接节点的极限承载力较相同径厚比下间隙节点承载力高出约12.3%,塔柱径厚比为14的搭接节点的极限承载力则比相同径厚比下间隙节点承载力高出约13.1%;混凝土的主要作用是增加节点的径向刚度以及整体塔架的抗弯刚度;节点承载力随径厚比的增加而减小、随搭接率的增加而增大,塔柱规格相同时节点承载力随腹杆与塔柱刚度比的增加而增大。通过以上对钢管混凝土风电塔架KT型节点的试验研究以及有限元数值模拟分析,初步掌握了此类型节点的受力性能以及破坏机理,为了今后进行风电塔架节点的设计以及施工提供参考建议。
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