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随着广播电视以及通讯向数字化方向发展,对电视塔提出更高要求,新建电视塔桅杆比以往更长,在风荷载作用下桅杆顶点位移超限问题越加突出。为此,对电视塔结构进行抗风控制是十分必要的。而结构风振控制装置作为一种机械机构,在长期工作状态下,其参数将会在工作中漂移,装置构件可能由于疲劳而发生破坏,因此对结构控制装置的工作参数和构件的疲劳状况进行监测具有重要的意义。
本文以深圳市梧桐山电视发射塔为工程背景针对电视发射塔的结构特点采用调谐质量阻尼装置(多个悬吊质量摆)在塔的桅杆段对结构进行风振控制,分析了电视塔结构的风振控制效果;建立了电视塔结构风振控制装置在线健康监测系统。本文具体研究内容如下:
(1)根据随机振动的理论,选用我国规范采用的Davenport脉动风速谱,采用混合自回归模型模拟了作用在梧桐山电视发射塔上的脉动风荷载。
(2)以梧桐山电视塔结构图纸为依据,采用Ansys有限元软件建立了电视塔结构的三维空间有限元模型,分析了电视塔结构的动力特性和脉动风作用下的结构响应。
(3)分析了调谐质量阻尼装置的工作原理,计算了在模拟脉动风荷载作用下电视塔结构风振控制响应。计算结果表明,TMD被动调谐质量阻尼器对梧桐山电视发射塔风振响应具有较好的控制效果。
(4)提出电视发射塔结构风振控制装置在线监测方案,并给出根据监测数据判断结构风振控制效果、控制装置运行状态和装置吊索疲劳损伤情况的方法。
(5)根据金属结构疲劳分析理论,编制实时雨流计数法并采用Miner疲劳损伤累积理论和Paris公式来计算单摆吊索的疲劳损伤,结果表明控制装置的疲劳损伤非常低。