修正Von—karman谱输入的输电塔结构脉动风数值模拟

针对强风作用下输电塔结构的振动形态,充分考虑脉动风的空间相关性,采用修正的Von—karman谱模拟脉动风荷,并引入快速傅里叶变换技术构建输电塔结构的脉动风速时程,得到结构的节点位移及加速度等时程曲线。完成了对输电塔结构的风速时程分析,结构振动情况与实际相近。     

强风作用下输电塔风致倒塔机理和抗风加固方法探讨

输电塔线体系是一种风敏感结构体系,在强风作用下的输电塔的破坏事故时有发生.通过调研输电塔线体系在强风作用下的倒塔情况,分析了输电塔线体系的抗风薄弱部位和倒塔机理.采用规范方法进一步分析了输电塔倒塔原因.对输电塔的薄弱部位进行了加固处理.研究表明,通过在输电塔的薄弱部位进行加固处理后,其抗风能力得到了显著增加.     

干字型输电塔线体系风致响应研究

研究了干字型输电塔线体系的风致响应问题。首先基于杆系有限元理论建立了输电塔线体系的三维有限元模型,该模型考虑了输电塔和输电导线的动力耦合效应。基于随机振动理论模拟了输电塔线体系的多维脉动风荷载,并形成总风荷载时程。分析了输电塔线体系在强风作用下的风致响应,为输电杆塔的抗风防灾提供参考。     

±800kV特高压长江大跨越输电塔风振时域分析

以建设中的向家坝—上海±800 kV特高压直流输电线路工程为例,运用脉动风的基本特性和Kaimal风速谱,考虑大跨越特高压输电塔结构体形特征、功率谱能量特性等影响因素,采用在时域中按时间抽取的快速傅立叶变换技术改进的谐波合成法对大跨越输电塔结构的脉动风速时程进行模拟,以通过风振时域分析更全面地了解大跨越输电塔结构的风致响应特性,更直观地反映大跨越输电塔结构风振控制的有效性,通过算例验证了所提思路的正确性和有效性,并研究了脉动风速时程沿高度方向的风振特性、变化规律及其空间相关特性。     

海岛输电塔线体系风振响应及易损性分析

以温州洞头海岛3572线新建的单回路猫头塔ZMG32-28.5及其所在塔线体系为研究对象,对输电塔的抗风性能评估展开研究。首先,采用ANSYS软件建立输电塔及其所在塔线体系的有限元模型,开展单塔和塔线体系的动力特性理论分析。随后根据台风风谱,采用谐波叠加法,生成具有台风特性的脉动风速时程。对塔线体系进行风振响应分析,了解塔线体系在设计风速作用下的塔身响应。最后考虑输电塔结构参数和脉动风荷载的不确定性,通过拉丁超立方抽样方法生成了80组塔线体系随机样本;通过谐波叠加法模拟生成80组具有台风特性的脉动风速时程。将塔线体系随机样本与风荷载一一对应组合,进行80组塔线体系的风振响应分析。对风振响应结果进行回归分析,得到考虑塔线耦合效应的输电塔风荷载作用效应函数和塔顶位移响应的均值和标准差值;此外,对生成的80组输电塔随机样本开展了静力弹塑性分析,确定输电塔结构的各极限状态限值和标准差值。基于上述两种分析计算结果,进行了考虑塔线耦合效应的输电塔风灾易损性分析,得到0°（顺线路）、90°（横线路）风向角工况下轻微破坏、中等破坏和倒塌破坏的风灾易损性曲线。研究表明,55 m/s极值风速作用下,横线路...     

输电塔结构风力功率谱随机振动分析

根据输电塔结构所受自然风特性,采用达氏风速谱,在ANSYS中通过施加风速功率谱的方法进行输电塔结构的随机振动分析,得到输电塔的前32阶模态及风速谱施加后的各向位移、结构内力变化等情况,并将Y方向和Z方向动力计算结果与静力计算结果比较,得出两者基本吻合的结论。     

华东电网500 kV任上5237线飑线风致倒塔事故调查分析

强风暴是对输电线路威胁最大的一种自然灾害,强风暴导致的高压输电线路和输电塔破坏的事故时有发生。作者首先介绍了华东电网500 kV任上5237线飑线风致10基输电塔连续倒塔事故的现场调查结果,按照输电塔倒塔的严重程度对杆塔进行了分类;分析了飑线风的破坏特性及其对输电线路的危害。对输电塔倒塔的原因进行初步分析后认为: 特大飑线风是造成这次输电塔倒塔的主要原因;输电塔抗风设计规程中横隔面的布置数量不足,导线与输电塔之间的风动力耦联作用也不容忽略。     

脉动风场中输电线路振动分析

输电线路杆塔是一种柔性较大的高耸结构,在自然风等动力载荷作用下会产生非线性动力响应,使杆塔和导线产生疲劳损伤。考虑输电线路是由导线、绝缘子和输电塔组成的非线性复杂耦合体系,建立了一个梁/杆单元混合的铁塔有限元模型,对输电线路杆塔/导线/地线耦合体系进行了在平均风作用下的静力分析,以及在脉动风作用下的动态响应时程计算,分析了结构的响应特点以及对系统强度的影响。通过分析可知,输电塔的振动是以平均风作用后的位置为平衡位置的振动;塔顶上部较下部的动态响应大;塔身主材的轴向力、轴向应力明显大于塔身辅材,即塔身主材是限制输电塔强度和整体刚度的主导因素。     

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。     

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。     

六边形输电塔体型系数与风荷载计算

六边形塔结构型式较少应用于输电塔,其体型系数仍按照四边形塔体型系数进行取值是否合理有待研究。为此,对2种不同填充率六边形角钢塔架进行了刚体测力风洞试验,研究了0°~120°风向角范围内塔架体型系数μ_sθ随风向角的变化规律,分析了六边形塔与四边形塔体型系数差异对塔身风荷载计算的影响。研究表明,风轴下六边形塔体型系数以60°为一个周期,体型系数最大值出现在10°和45°风向角下。在准确测定六边形塔体型系数的前提下,传统的四边形塔身风荷载计算方法仍然适用于六边形塔身风荷载计算。但在0°~15°风向角范围内,按照规范提供的体型系数计算六边形塔身风荷载偏于危险。     

全方位角度风作用下铁塔风荷载分配系数特性研究

准确确定铁塔风荷载是输电铁塔设计的关键一环,全方位角度风荷载分配系数的选取是否合理将直接影响到铁塔的设计指标。在对规范中塔身、横担风荷载的计算原理进行梳理和分析的基础上,通过对IEC 60826和BS 50341规范中关于塔身和横担风荷载的剖析,推导了线路前后侧塔身和横担360°风吹时角度风荷载分配系数计算公式,给出了不同正侧面投影面积比值时的角度风荷载分配系数,分析了分配系数的特点。通过对比研究揭示了塔身和横担角度风荷载分配系数的特点,研究结果可作为输电杆塔抗风设计的一种参考。     

GB50545与ASCE74输电导线风荷载对比

《美国输电线路结构荷载指南》(ASCE74—2009)是世界上重要的输电线路设计规范之一。风荷载是输电塔设计的控制荷载,而输电塔总风荷载中导线风荷载占较大比例,了解GB50545与ASCE74—2009导线风荷载计算方法的区别对输电塔设计非常必要。介绍了GB50545与ASCE74—2009输电导线风荷载计算公式,并详细比较了基本风速、风压高度变化系数、体型系数、风荷载调整系数、地形影响因子、覆冰风荷载增大系数和风压不均匀系数等计算参数的差异,结果为输电工程设计提供参考。     

1 000 kV双回路特高压输电塔顺风向等效静风荷载研究

基于高频动态天平测力试验,研究了1 000 kV双回路特高压输电塔的等效静力风荷载。基于准定常理论和不同高度的脉动风荷载无量纲自功率谱相等的假设,得到了塔身不同高度处的风荷载自谱和互谱。分别计算了输电塔风偏角为0°和90°时的等效背景风荷载、等效共振风荷载和总等效静风荷载,给出了不同高度处的阵风效应因子,可为特高压输电塔的风荷载计算提供依据。     

国内外规范输电线路铁塔风荷载特性对比

输电铁塔属于风敏感结构,风与结构的相互作用十分复杂,风荷载是设计的主要控制荷载。随着涉外工程的增多,准确把握国外规范的风荷载取值成为铁塔设计的关键一步。首先对国际上通用的输电线路设计规范（包括ASCE 74-2009、IEC 60826及BS EN 50341）中关于铁塔风荷载的计算原理进行梳理和分析,得到了一套完整的铁塔风荷载计算方法。以某一典型的输电铁塔为研究对象,分别按照国外规范计算得到了塔身和横担的风荷载,分析了结构各层的风荷载分布特点,并与我国规范的计算结果进行对比研究。通过研究,揭示了国外规范计算铁塔风荷载的特点,结果可作为输电铁塔抗风设计的参考。     

导地线风荷载调整对通用设计杆塔使用的影响

荷载是输电线路铁塔设计的基础,水平风荷载又是输电线路荷载的重要组成部分。DL/T 5551-2018《架空输电线路荷载规范》(以下简称《荷载规范》)对GB 50545-2010《110 kV~750 kV架空输电线路设计规范》(以下简称《设计规范》)中导地线水平风荷载标准值计算公式进行了调整。对两规范中的计算公式进行了比较,对两规范的风载荷进行了计算。通过分析和计算结果发现《荷载规范》对输电线路铁塔风载荷的影响规律,为输电线路设计人员选用杆塔提供参考。     

受风荷载控制的杆塔结构体系可靠度分析

受风荷载控制的杆塔结构可靠度可近似代表直线型杆塔结构的可靠度。在分析杆塔构件可变荷载效应与永久荷载效应比值范围的基础上, 用JC 法计算了我国500 kV 线路杆塔构件可靠度, 不考虑和考虑风荷载调整系数时分别为2.45 和2.85。考虑杆塔相邻节间主材构件的统材和杆塔的高度, 得到我国500 kV杆塔结构体系失效模式数为3～5。近似假设杆塔主材构件可变荷载效应与永久荷载效应同比例增加, 用串联结构体系Ditlevsen 算法计算了500 kV 线路杆塔结构体系的失效概率。计算表明: 我国输电线路杆塔结构的可靠度低于建筑结构可靠度, 在今后杆塔结构设计, 尤其是特高压杆塔结构设计中宜适当提高设计标准。     

输电铁塔等效缩尺模型风洞倒塌试验研究

输电铁塔作为典型的风敏感高耸结构,在强台风等极端天气中面临着结构失稳甚至倒塌的风险。为研究铁塔的风致响应及倒塌机理,本文开展了输电铁塔等效缩尺模型的风洞试验。通过研究模型在横向风荷载作用下发生局部杆件形变直至倒塌的整个破坏进程,分析了模型局部结构力学响应特性以及底部主材轴向受力分布情况,得到了风荷载作用下输电铁塔的结构薄弱点和主材轴向受力变化规律,并利用有限元仿真软件进行对比计算分析。结果表明,在横向风荷载作用下输电铁塔主材容易受到不均匀的轴向压力,增加了金属疲劳的概率,严重时会导致铁塔倒塌;输电铁塔塔身中下部主材在单向风荷载的作用下将会出现极大应变,对部分主材杆件进行补强加固能够有效增强铁塔抗风能力。     

中国与美国输电塔风荷载技术标准比较与分析

ASCE74—2009《美国输电线路结构荷载指南》已被许多国家采用和借鉴,了解其内容对我国的电力建设以及参与涉外工程具有重要意义。风荷载是输电塔设计的控制荷载,掌握我国规范与ASCE74—2009风荷载计算方法的区别对输电塔的设计非常必要。介绍了我国规范与ASCE74—2009的输电塔风荷载计算公式,比较了基本风速、风压高度变化系数、体型系数、风荷载调整系数、地形影响因子、覆冰风荷载增大系数和斜向风荷载计算方法等参数的计算差异,为输电工程技术人员提供参考。     

新旧荷载规范对输电塔风振的影响

为分析新荷载规范关于风荷载方面的修订对输电塔结构风振的影响,采用线性滤波法并考虑空间相关性对某一特高压输电塔的风速时程进行数值模拟.采用有限元法分析输电塔的动力特性,对比了由于新荷载规范湍流度的提高对输电塔结构位移响应和加速度响应的影响.根据模拟结果按定义式计算结构的风振系数,并同新旧荷载规范中的风振系数计算表达式计算的结果进行对比.结果表明,由于新荷载规范对10 m高度名义湍流度和峰值因子有较大提高,而钢结构的阻尼比不变,在新规范规定下结构的风振响应增大20％左右,而风振系数在各高度处均有不同程度的提高.