基于现场实测冷却塔结构阻尼比特性与抗风抗震影响研究

摘要

现阶段国内外均缺乏大型冷却塔的现场实测和阻尼比取值,以及阻尼比对超大型冷却塔风振与地震作用影响的定量及定性分析.选取国内8座典型塔高和塔型的冷却塔进行现场测试,获取了环境激励下塔筒典型部位的加速度响应振动信号.首先采用随机减量法和自然激励技术对实测加速度信号进行预处理,然后结合ARMA、ITD和STD三种模态识别方法获得冷却塔前10阶结构自振频率和阻尼比,再借鉴振型组合的思路给出了8座测试塔的等效综合阻尼比,并拟合出以基频为目标函数的前10阶模态阻尼比和等效综合阻尼比的估算公式.研究表明,8座冷却塔实测频率与有限元分析结果较为一致,基频最大相差为4.4％;8座测试塔的综合等效阻尼比范围均在1.13％～2.16％之间,误差分析结果表明本文提出的阻尼比拟合公式精度高、稳定性好.随着阻尼比取值的减小,冷却塔不同部位地震响应极值影响程度依次为:环基＞塔筒＞支柱,而风振响应极值影响程度则依次为:支柱＞塔筒＞环基.本文主要结论可为此类大型冷却塔结构的阻尼比取值提供科学依据.