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悬索光伏支架结构的静力性能、风致响应特性及减振研究
| 论文题名： | 悬索光伏支架结构的静力性能、风致响应特性及减振研究 |
| 关键词： | 悬索桥;向量式有限元;光伏组件;风致响应;抗风设计;振动控制 |
| 摘要： | 悬索光伏支架结构是以悬索为主要受力构件，支承光伏组件以满足较大跨度的新型光伏支架结构形式。目前针对此类柔性支架结构尚未形成系统性的设计方法，相关研究工作也非常薄弱。本文重点开展悬索光伏支架结构的静力性能、风致响应特性以及减振方法的研究，主要工作及创新点包含以下三个方面。 (1)基于悬链线模型，考察悬索的静力和刚度性能。阐明悬索的承载本质上是通过位移和内力的增长与荷载达到力偶平衡。指出悬索的竖向刚度随荷载的增长而增大，但并非始终与预应力正相关。荷载较小时，悬索的静力响应主要取决于预应力水平。荷载较大时，悬索的静力响应主要取决于索截面面积。 (2)建立悬索光伏支架结构动力分析的向量式有限元模型，分析结构的风致位移和内力响应特点。定义表征结构风致动力响应的单边标准差，指出可采用正态分布函数近似分析动力响应的保证率。考察预应力、索截面面积、结构跨度、光伏板倾角以及基本风压分别对悬索光伏支架结构风致响应的影响规律。强调支架结构的风振响应取决于结构在平均风作用下平衡构型的性质。阐明结构风致准静力响应标准差与动力响应标准差高度相关，并提出了一种准静力响应标准差的计算策略。利用大规模参数分析结果，拟合出采用结构风致准静力响应标准差来估算风致动力响应标准差的公式，并验证了该公式的计算精度。最后建议了悬索光伏支架结构风致位移和内力响应计算的简便方法。 (3)介绍多自由度系统的调谐质量阻尼器(TMD)设计方法，推导了包含TMD的向量式有限元计算公式。参考平均风作用下悬索光伏支架结构的静力平衡构型设计TMD，有效削弱了对应模态的共振响应成分。对TMD参数进行敏感性分析，验证了基于理想结构模型的TMD设计公式在悬索光伏支架结构中的有效性。工程中，建议TMD的刚度取理论最优值，但阻尼应稍大于理论最优值。 |
| 作者： | 蔡元 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 邓华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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