清华大学学报(自然科学版)

作者：廖明进, 范可征, 徐宇

单位：武汉科技大学 工程力学系, 武汉 430065

关键词：预应力,钢混塔筒,非线性,力学响应,屈曲性能

基金：教育部产学合作协同育人项目(220902130104342)

为应对风机大型化导致传统圆锥形塔筒在制造、运输和施工中的成本显著增加，构建了一种内置预应力钢绞线的分片式钢混塔筒结构。基于ABAQUS平台建立分析模型，对比传统圆锥形钢塔筒与新型塔筒在3-D湍流风场停机工况下的力学响应。研究发现：无预应力时，新型塔筒比传统塔筒的最大等效应力降低10.24%，塔顶位移减少14.89%，用钢量节省9.51%，一阶固有频率最大提升7.5%；施加预应力后，比无预应力时，等效应力降低0.36%，位移减少6%，一阶固有频率最大增加7.6%；新型塔筒的抗弯承载力较传统塔筒提高15%，加预应力后再提升6.5%；有、无预应力钢绞线的新型塔筒的屈曲性能都有明显提升，结构临近屈曲时其薄弱部位均位于塔高1/2处；合理的预应力措施有助于提升结构抗风性能。该研究通过优化塔筒结构和预应力设计，显著提升了结构强度、稳定性和抗风性能，同时降低了成本，具备工程应用潜力。

来源：2025年第8期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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