|
| |
  |
Перейти на главную Журналы Расчет этих мачт производился ъ предположении, что пульсация давления ветра полностью коррелирована по пространству. В качестве расчетной схемы рассматривались модели А, Б н модель Б с сосредоченными в узлах массами, равными по величине полусумме масс вант соо:твет£твующего яруса. На рис, 12, 1 для каждой нэ указанных мачт приведены: эпюры стандартов перемещений, моментов и поперечных сил в стволе, возникающих при вынужденных колебаниях моделей А, Б и модели Б с сосредоточенными в узлах массами; спектры собственных частот моделей А и Б; вклады в стандрат перемещений верхнего узла, соответствующие каждой собственной форме моделей А и Б (на верхнем по отношению к каждому узлу графике) и соответствующие взаимным корреляциям между i-ой собственной формой и собственными формами, номера которых меньще ( (на нижнем по отношению к каждому узлу графике). Полученные результаты показывают, что игнорирование масс вант прн исследовании вынужденных колебаний мачты приводит к завышению получающихся в результате расчета величин перемещений и усилий в стволе. При этом наименьшая разница в результатах при расчете по моделям А и Б получается для мачты 1 с жестким стволом трубчатого сечения, масса которого намного превышает массу вант. Мачты II и 1П имеют относительно гибкий рещетчатый ствол, масса которого значительно меньше отличается от массы вант, чем в мачте L Для этих мачт разница в расчетных перемещениях и усилиях ствола значительно больше и достигает 60%, Приближенный учет масс вант в модели Б путем введения сосредоточенных масс в узлах стержня на линейно-податливых опорах только ухудшает дело. В этом случае перемещения и усилия в стволе могут в несколько раз превышать те, которые получаются прн использовании модели А. По-виднмому, Б таких мачтах ванты являются не только проме-. жуточными опорами для ствола, но и оказывают амортизирующее влияние на систему, причем эффект гашения колебаний возрастает с увеличением отношения масс вант и ствола и с уменьшением изгиб-иоЙ жесткости ствола. Присоединение к стволу сосредоточенных масс в узлах просто уменьшает собственные частоты и тем самым увеличивает получающиеся стандарты перемещений и усилий в стволе. Выводы, которые можно сделать на основе выполненных расчетов, сводятся к следующему: 1. Приближенный учет масс вант при использовании модели Б путем жесткого присоединения в узлах мачты сосредоточенных масс не отражает действительного влияния инерционных сил в вантах на колебание ствола. 2. Использование модели Б при рассмотрении вынужденные колебаний мачты по сравнению с моделью А идет в запас прочности. По-виднмому, областью применения модели Б являются мачты с весьма жестким и тяжелым стволом, размеры сечения которых назначаются главным образом не нз прочностных, а из конструктивных и технологических соображений. Так, ъ мачте I ствол представляет собой трубу, рвзкеры сечения и массы которой определяются главным образом необходимостью размещения в иен лнфта н антенных фидеров. Для таких мачт модель Б является наиболее приемлемой на всех линейных моделей, так как требует сравнительно небольшого объема вычислений н дает результаты, близкие к тем, которые получаются при использовании модели Л. 3. Прн расчете мачт со сравнительно гибким и легким стволом или с большим числом вант в каком-либо ярусе по модели Б могут оказаться неучтеинымн значительные запасы прочности в конструк-1;нях мачты. Рис 12 и 13 иллюстрируют ряд особенностей решения задачи А, присущих мачтам I, И, П1: 1. Спектры собственных частот мачт отличаются большой густотой. Расположение их на частотной оси в порядке возрастания не отличается какой-либо закономерностью. Участки сгушеыня неупорядоченно сменяются более разреженными участками. 2. Вклады собственных форм в средние квадраты перемещений и особенно усилий в стволе для нескольких десятков первых собственных форы не уменьшаются монотонно с увеличением номера фор-мы. как это имеет место, например, для консольного стержня, а колеблются lio величине, причем вклад первой собственной формы оказывается меньше чем вклад последующих. 3. При вычислений средних квадратов перемещений и усилий в стволе необходимо учитывать взаимные корреляции межау обобщенными коордниатамн, так как почти для всех форм, начиная со второй, вклад взаимных корреляций рассматриваемой формы с формами более низких номеров больше, чем вклад этой собственной формы. 4. Ряды» определяющие средние квадраты перемещений и усилий в стволе, сходятся очень медленно. Необходимо учитывать несколько десятков собственных форм прн определении перемещений и соответственно еще больше -при определении усилий в стволе. Из сказанного следует, что собственные формы модели А не могут быть использованы в качестве координатных функций при рассмотрении нелинейной пространственной системы, так как из-за плохой сходимости соответствующих рядов требования, предъявляемые . алгоритмом расчета к вычислительным средствам, превышают возможности современных ЭВМ. Поэтому прн рассмотрении этой модели [13] в качестве координатных функций в методе Бубнова-Галер-кина использованы собственные формы некоторой основной системы смешанного метода. Основная система образуется из рассматриваемой таким образом, чтобы ствол и ванты оказались изолированнымн друг от друга, а спектр собственных частот каждого изолированного элемента основной системы- достаточно разреженным. Такой прием позволяет улучшить сходимость рядов, определяющих перемещения и усилия в стволе и вантах, и делает разработанный алгоритм расчета нелинейной и линейной пространственной системы пригодным для реализации на ЭВМ. Рассмотрим теперь, что дает в применении к моделям А и В учет пространственной корреляции пульсации скорости ветра. Обобщенные силы мачты можно записать в виде +2 (Ill) Интенсивность пульсации давления ветра па Л-ый ярус ствола j где до, vo - соответственно нормативные скоростной напор и ско- .J рость ветра на уровне 10 м; г (г, t) - пульсация продольной ком-понеиты скорости на уровне г; at - показатель степени в законе, характеризующем изменение нормативной скорости ветра по высоте сооружения; Схл - коэффициент лобового сопротивления ft-ro : пролета ствола; dk - характеристический размер его поперечного сечения. Интенсивность пульсация давления ветра на ванту где Cj (JC, 0) = х sin ctft q.f{X Sin ot. 02- Cj {X. 0) {X sin a, I), (113)] I Cxjn - коэффициент лобового сопротивления для вертикальной ван-j гы; djH - се диаметр. Подстайлпя выражения (112) и (113) в (111), получим m n + 2 S J /A () t) Взаимная спектральная плотность обобщенных сил Qi{t) и Qt(0 и = 4 [яо y,Y s;, (в) (X, в). (1 г г где/,(х.е) = 2 S 1 J k(h)k{ik(ik{ X : ki h hi x г m n "ft X/? (X. e) dz dz S I ft (i) ft) I /ft *t) -b + Ы f /fe <) hk ) . e) dz-h 0 j m m n n ft Aft 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 [ 40 ] 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 |
