[发明专利]水泥电杆等效风载荷实验方法

摘要

本发明涉及一种水泥电杆等效风载荷加载装置及实验方法。该方法通过计算水泥电杆风载荷主要包括水泥杆顶端导线风载荷、水泥杆顶端横担等附件风载荷、水泥杆杆身风载荷，每一部分的风载荷通过考虑迎风面积、风压值、形状系数等因素计算得到，基于加载力对水泥电杆所产生的弯矩与风载荷对水泥电杆所产生的弯矩相等，获取等效加载力幅值；以实际动态风载荷频谱曲线中幅值最大所对应的频点作为等效加载力的频率，从而确定了幅值和频率，就确定了等效加载力的时域变化函数。本发明旨在提供一种能够产生与某一台风等级等效的动态力加载实验方法，如此既可以实现对水泥电杆抗风能力的检测和评估，也可以进一步凝练和改进基础施工规范。

主权项

一种水泥电杆等效风载荷实验方法，其特征在于：提供一水泥电杆等效风载荷加载装置包括埋入地面地基的水泥电杆、钢丝绳、导向滑轮和动力加载装置，所述钢丝绳一端固定连接于所述水泥电杆顶端，所述钢丝绳另一端通过导向轮连接于动力加载装置，所述导向轮与水泥杆顶端在同一水平线上，以保证导向轮与水泥电杆顶端之间的钢丝绳平行于地面；所述动力加载装置包括机架、交流伺服电机、减速机和转盘，所述机架固定于地面，所述交流伺服电机与减速机相连，所述减速机固定于机架上，所述转盘中轴与减速机输出轴连接，所述钢丝绳固定并缠绕于转盘上，同时保证导向轮与转盘之间的钢丝绳垂直于地面；该方法包括如下步骤，S01：确定水泥电杆初始结构及安装条件，包括电杆的长度、稍径和根径，电杆顶端附件的数量和尺寸，电杆顶端导线的数量和线径，档距，电杆所处位置，设计风速；S02：设水泥电杆在风载荷作用下所受弯矩幅值为Mw，水泥电杆顶端钢丝绳着力点到地面的动态加载力臂为L0，则动力加载装置输出给钢丝绳的等效风载荷的加载力幅值为：S03：采集实际台风风速，每秒采集至少10次，至少采集3600组数据，采用DFT算法对采集到时域数据进行频谱分析，获取风载荷频域谱，以频域谱中幅值较高的点所对应的频率作为等效风载荷的动态加载频率，记为f；S04：动力加载装置输出给钢丝绳实时动态力为：F＝F等sin2πfT；S05：计算水泥电杆所受风载荷包括水泥杆顶端导线风载荷、水泥杆顶端附件风载荷、水泥杆杆身风载荷，具体如下，S051：计算水泥电杆杆身所受风荷载：Ws＝k1·As·W0，其中，Ws表示水泥电杆自身所受的风力，k1是由杆塔的风振系数、构件的体型系数以及风压的高度变化系数共同决定，As是风压的投影面积，W0是杆塔风荷载标准值；S052：计算水泥电杆顶端导线所受风荷载：WX＝k2·d·LP·W0，其中，WX表示水泥电杆导线所受风力，k2是由风速的风压不均匀系数和导线的体形系数共同决定，d是导线的外径，LP为水平档距风荷载体型系数；S053：计算水泥电杆附件所受风荷载：Wα＝k3·Aα·W0，其中，Wα表示水泥电杆附件所受风力，k3为附件风力计算系数，由风压高度变化系数决定，Aα是水泥电杆附件的受风面积决定；S054：根据步骤S051至S053计算结果，计算获得水泥电杆在风力作用下的弯矩幅值：Mw＝Ws·h1+WX·h2+Wα·h3，其中，h1是水泥电杆自身所受风载荷相对地面的等效作用点高度，h2是水泥电杆顶部导线到地面的距离，h3是指水泥电杆附件到地面的距离；S06：根据步骤S05中S054获得的水泥电杆在风力作用下的弯矩幅值，代入步骤S04的公式中，即可获得动力加载装置的实时动态力。