1 000kV输电铁塔抗震设计及振动台试验研究

为研究特高压输电塔的抗震性能,以1 000kV“皖电东送”淮南-上海输变电工程同塔双回路SZ272P钢管塔和晋东南-南阳-荆门输电线路酒杯型ZBS1角钢直线塔为原型,依据相似理论进行分析,设计并制作缩尺振动台试验模型,分别进行单塔、单塔挂质量块和塔线耦联体系地震模拟振动台试验,验证了1 000kV钢管和角钢模型塔在8度罕遇地震作用下的抗震性能,提出了抗震设计改进建议。     

钢管组合大跨越输电塔导地线耦合效应研究

利用ANSYS软件建立了跨越珠江铁桩水道的220kV钢管组合大跨越输电塔线体系的空间数值分析模型。通过对实际工程进行环境振动测试,识别出输电塔耦合导地线的振动模态,验证了输电塔线体系有限元模型和理论计算的正确性。从动力特性和地震反应方面研究了单塔和塔线体系的动力特性和地震响应特点,分析得到关于输电塔导地线耦合效应的初步认识,进一步揭示了导地线对输电塔的耦合作用规律。研究表明,悬挂的导地线不仅具有质量效应,同时在线路的纵向和侧向还施加了一定的刚度效应。地震反应分析中可知导地线对输电塔具有一定的减震效应,并指出导地线的减震效应是否具有普遍性,还需要进一步研究。上述研究对类似输电塔的抗震、抗风设计有一定参考意义。     

大跨越输电塔的地震响应研究

以500kV榕江大跨越输电线路工程为背景.选取3条地震波作为地震输入,用时程分析方法研究输电塔一线体系地震响应与输入地震波的关系。通过研究得出:横线向与顺线向地震对单塔模型的作用效果基本相同;横线向地震作用下。塔线模型中塔顶的顺线向响应是由输电线仅受初始激励下的自由摆动而产生的,与地震波的类型与峰值无关。输电线对输电塔的横线向振动并无影响。仅仅降低了其在横线向的响应峰值;顺线向地震作用下,塔顶的顺线向位移响应主要与输电线的振动有关,但同时也与输入地震波的类型与峰值相关;输电塔的地震响应以顺线向为主。     

大型水电站厂房结构地震时程响应非线性数值模拟

以往对水电站厂房结构进行动力分析时常被视为弹性体，在对其进行地震响应分析时，常采用反应谱分析方法，而实际的厂房结构是弹塑性的，不很大的拉应力即可产生裂缝。本文提出一种新的分析方法，即采用地震时程分析法并考虑材料的非线性因素，对某大型水电站厂房结构进行抗震研究。研究表明，这种方法能够反映厂房结构在地震荷载作用下其响应随时间变化的全过程，能够展现裂缝出现的位置、时间和破坏形态。这种方法的提出，对大体积混凝土结构进行基于性能的抗震研究及安全评估，具有重要的意义。     

钢管混凝土构件在输电线路大跨越铁塔中的应用

输电线路大跨越钢管塔的结构规模较大时,钢管的局部稳定是设计中的难题,径厚比限值的规定是对此问题的具体要求。为符合规定,设计中通常需增大钢管壁厚,从而产生厚板加工困难、层状撕裂、单件质量过大以及经济指标不理想等问题。在舟山370 m高塔的设计中,对大尺寸钢管采用了钢管混凝土构件,从根本上解决了上述问题。此类复合构件中,混凝土约束了钢管的变形,防止钢管过早发生屈曲;而钢管的限制又可以避免混凝土过早开裂。采用钢管混凝土构件,大大地减少了钢材的耗量,经济效益较好。因此,对于工程地质条件较好的情况,输电线路大跨越钢管塔的主材采用钢管混凝土构件是一个比较合理的方案。     

1000 kV汉江大跨越特高压输电塔线体系气动弹性模型的设计与风洞试验

以建设中的1000 kV汉江大跨越输电线路工程为背景,针对大跨越输电线路塔线体系风致响应较大的特点,进行了气弹模型风洞试验,分析了单塔及塔线体系在均匀流及紊流下的风振响应。塔线体系为四塔三线模型,并采用刚性节段加V型弹簧片法设计输电塔气动弹性模型。通过对实验结果进行分析,获得了塔线体系动力特性和风振响应等数据,研究了导线对输电塔的影响。结果表明,风荷载作用下导线与输电塔的耦合振动不可忽略。     

±800kV穿墙套管的地震响应与振动控制

特高压直流穿墙套管是换流站的重要设备,地震易损性高。本文为评估穿墙套管的抗震性能,首先建立了±800kV穿墙套管有限元模型并进行了地震响应分析,针对其响应过大不满足工程要求的问题,提出了在穿墙套管根部布置金属摩擦阻尼器的减震方案,并对带有减震阻尼器的穿墙套管进行了地震响应分析,对比了未安装和安装阻尼器的穿墙套管在地震下的响应。分析结果表明:安装金属摩擦阻尼器能有效降低穿墙套管顶部加速度和根部应力,顶部加速度响应平均减小了34%,根部应力平均降低了54%,振动控制效果明显。减震后的穿墙套管可满足抗震设计要求,故增设阻尼器可大幅度提高穿墙套管的抗震性能。     

±600 kV换流变压器回路抗震性能分析北大核心CSCD

换流变压器是换流变电站中的重要设备,但在历次地震中破坏严重。因此为研究±600 kV换流变压器回路的抗震性能,找寻回路中的薄弱环节,文中根据某工程建立了换流变压器回路的精细化有限元模型,并对回路进行了动力特性和地震响应分析。发现了地震作用下该回路的薄弱位置,得到了部件的连接方式和结构形式是影响结构响应的关键因素。通过将换流变压器单体和回路进行对比分析发现耦联体系可以明显减小设备在地震作用下的结构响应,同时金具内的铝绞线可以消耗由于地震作用产生的能量,起到耗能减震的作用。针对换流变压器回路的抗震性能分析可以为以后换流变压器回路技改和日常运维奠定基础,并为抗震设计提供了新思路。     

地震作用下大跨越输电塔弹性动力稳定性能探讨

以2座不同呼高的干字型大跨越输电塔为例,探讨了此类结构在地震激励下的弹性动力稳定性能。文中借助有限元程序ANSYS的APDL语言,编制了将时程分析法与特征值屈曲分析法相结合的输电塔结构在地震作用下的弹性动力稳定分析程序,并讨论了不同地震输入方向和阻尼比对输电塔弹性动力稳定的影响。计算得出了2座输电塔在地震作用下弹性动力稳定分析的临界荷载及最不利输入方向,并比较了其动力稳定性能的特点。     

行波激励下大跨越输电塔—线体系的地震反应分析

以500 kV榕江大跨越输电线路工程为背景,基于所建立的输电塔—线体系空间有限元模型,利用时程分析方法研究输电塔—线体系在行波输入下的地震反应,选用3种行波波速对输电塔—线体系进行分析,并与一致激励的地震反应进行比较,结果发现一致激励并不能得到大跨越输电塔的最大不利反应,而受行波波速的影响很大,因此准确估计行波波速对实际工程非常重要。     

±800 kV特高压换流阀塔——厅整体抗震性能分析

换流阀塔通常采用悬挂在换流站的阀厅的安装方式,在地震作用下往往导致较大的水平位移,换流阀塔之间的连接以及阀塔-阀厅相互作用的机理需深入研究。文中以±800 kV特高压直流换流站的换流阀厅及6组阀塔为研究对象,考虑阀塔与相连接的支柱绝缘子的金具连接特性,建立了阀塔—厅及阀厅耦联回路有限元模型并进行了不同地震动输入下的时程响应分析。研究表明:换流站阀厅结构在其基频附近对地面运动输入有明显的放大作用,且换流阀塔位移响应较大。采用具有较大变形能力的柔性管母线及金具,可以避免在地震作用下阀塔与相连的支柱绝缘子的牵拉作用。在换流阀抗震设计时应考虑阀厅的放大作用,阀塔与相邻设备的连接应选用具有大变形能力的金具,以改善其抗震性能。     

海岛大跨越输电塔线体系风振响应及动力失稳分析

跨海输电塔线体系具有铁塔高、跨度大、风速大、恢复困难等特点,是岛屿电网的关键薄弱位置,尤其受台风等灾害天气影响严重,为进一步认识跨海输电塔线体系的风振响应特点和强风作用下的铁塔风致失稳特征,以温州洞头某线路典型跨海段（耐—直—直—耐）线路为研究对象,采用ABAQUS软件建立该跨海段两塔三线有限元分析模型。首先分析导线、裸塔及塔线体系的动力特性参数,然后开展不同风向角下的风振响应分析及位移风振系数计算,最后,采用增量动力分析方法（incremental dynamic analysis,IDA）模拟强风作用下考虑塔线耦合效应的铁塔非线性倒塌过程。研究表明：大跨越导线、地线对输电塔在不同风向角下的风振响应影响存在差异,0°风向角下,大跨越导线、地线增大体系的阻尼,降低风振响应;90°风向角下,大跨越导线、地线在横向风作用下产生较大面外位移,增大塔线体系的风振响应;强风作用下,输电塔斜材相较于主材更容易发生动力失稳,引起结构内力重分布,使得塔身中上部受力集中,最终导致输电塔发生渐进式倒塌。     

核电厂主控操作台抗震鉴定分析

采用有限元的方法对核电厂主控操作台进行分析,探究整个主控操作台在地震条件下的结构完整性,并在新的抗震要求下,对主控制台进行瞬态地震响应分析.结果表明:原先已进行抗震试验的主控制台不同位置的抗震试验响应谱能够包络地震响应分析的响应谱,采用分析法确定主控操作台能够满足结构的完整性,主控制台在新的抗震要求下能够通过抗震试验.     

500kV淮蚌线淮河大跨越输电塔振动测试与模态识别

由于大跨越结构对环境荷载较为敏感,对其实施安全监测与评估的研究具有工程应用价值,而获取输电塔建成初期的动态特性是安全监测与评估的重要前提.对准蚌线淮河大跨越输电塔实施振动测试,测量该塔在环境激励下的振动响应.采用仅输出可测条件的模态识别方法,识别了输电塔的结构动态特性,并与有限元分析结果进行比较,显示模型能够准确地反映输电塔的动态特性.     

双回路窄基铁塔的风振响应分析

以江苏省无锡供电设计院设计的220 kV窄基直线塔为工程背景,运用ANSYS有限元软件建立输电塔有限元模型.根据谐波叠加法,运用MATLAB对输电塔结构进行脉动风速模拟.在风荷载作用下,对输电塔进行风振响应分析,主要分析了输电塔塔底主材轴力以及塔顶位移.     

输电铁塔强震抗灾能力分析

为评价输电铁塔在强震作用下的抗灾能力,以实际地震记录作为地震输入,采用直接动力法分析了1基500 kV双回路典型铁塔在地震作用下的承载能力。分析结果表明：在基本设防烈度下,典型杆塔的地震作用荷载效应一般低于非地震作用的荷载效应,具有较好的抗震能力;在强震情况下,地震作用的荷载效应超出了杆塔的承载和变形能力。对于大跨越等抗灾能力要求很高的输电线路杆塔,建议设置更高的抗震设防目标,考虑强震作用下抗震性能设计;同时,对于横担悬臂较长的杆塔,抗震验算时应考虑竖向地震作用的影响。     

输电铁塔强震抗灾能力分析

为评价输电铁塔在强震作用下的抗灾能力,以实际地震记录作为地震输入,采用直接动力法分析了1基500kV双回路典型铁塔在地震作用下的承载能力。分析结果表明:在基本设防烈度下,典型杆塔的地震作用荷载效应一般低于非地震作用的荷载效应,具有较好的抗震能力;在强震情况下,地震作用的荷载效应超出了杆塔的承载和变形能力。对于大跨越等抗灾能力要求很高的输电线路杆塔,建议设置更高的抗震设防目标,考虑强震作用下抗震性能设计;同时,对于横担悬臂较长的杆塔,抗震验算时应考虑竖向地震作用的影响。     

特高压换流站气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)地震响应分析

为研究特高压换流站气体绝缘金属封闭输电线路的抗震性能,以某特高压换流站550 kV交流滤波器的进线气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)为研究对象,考虑不同类型支架对GIL外壳的约束作用、GIL内部三支柱绝缘子与GIL外壳不同类型连接以及GIL内部导体接头处的滑移等,建立由内导体、三支柱绝缘子、外壳以及支架组成的GIL精细化有限元模型,在三向地震动输入情况下进行时程响应分析,研究GIL-支架体系的地震响应特征及抗震薄弱位置.结果 表明:不同高度处活动支架沿管道轴向的平均加速度放大系数均超过2;八度罕遇地震作用下,GIL内部导体接头处位移超出48 mm限值且外壳平均应力峰值响应超出容许应力值;在九度罕遇地震作用下,GIL内导体平均应力响应超出容许应力值.GIL的抗震薄弱位置为竖向转角处的内导体接头及外壳.在设计时,应重点关注活动支架的动力放大作用,控制GIL内导体接头的位移和外壳的应力响应.     

钢混组合结构大跨越输电塔主柱和节点的试验研究

为了给工程设计提供参考依据,对钢混组合结构大跨越输电塔中的格构式角钢-钢管混凝土主管和钢管混凝土-钢管相贯节点等关键技术进行了试验研究,获得了格构式角钢-钢管混凝土主管的整体稳定性能、破坏模式和承载力以及钢管混凝土-钢管相贯节点的管壁变形、应力集中系数和承载力数据,并提出了承载力计算方法,可用于类似结构的设计中。     

500kV长江大跨越输电塔风振系数研究

大风是大跨越输电塔设计的控制工况,而风振系数是跨越塔风荷载计算的重要参数。该文以在建的世界最高输电塔为研究对象,建立385m高、500kV大跨越输电塔的单塔和塔线耦合模型,通过模态分析计算单塔和塔线体系的动力特性。按照结构随机振动理论,推导了种典型风速谱下跨越塔共振响应分量的数学表达式,采用频域方法分析了风速谱类型、结构阻尼比、峰值因子、湍流积分尺度和脉动折减系数对跨越塔风振系数的影响规律。以Davenport风谱为目标谱,通过非线性时程分析计算跨越塔单塔和塔线体系的风振响应,基于有限元计算结果确定跨越塔各风压分段的风振系数和风振系数整塔加权值。将按照频域方法和时域方法得到的风振系数计算值与现行规范值进行对比分析,提出跨越塔风振系数计算方法和取值建议。