特高压输电线路钢管塔微风振动的防治

输电线路钢管塔的微风振动, 是其部分圆截面构件在较低风速时发生的由卡门涡街引起的横风向运动。1 000 kV 特高压同塔双回线路杆塔采用钢管塔方案, 其微风振动问题不可忽视, 有必要制定切实可行的防治措施。从杆塔结构设计角度, 可采取合理确定微风振动起振临界风速、改变构件圆截面形状等预防措施; 对运行线路钢管塔, 可采取附加扰流装置、缩小构件长细比、增加构件阻尼等治理措施。     

输电线路钢管塔微风振动及其对结构安全性的影响

输电钢管塔的微风振动, 是其部分圆截面构件在较低风速时发生的由卡门涡街引起的横风向运动。文章根据振动理论给出微风振动钢管构件的起振临界风速Vcr 和共振力的简明计算方法, 分析了共振产生的弯曲和疲劳应力对易发生微风振动的杆塔斜材和辅材结构安全性的影响。计算结果表明, 共振弯曲应力一般不会造成构件弯曲破坏, 但高频振动可能导致结构疲劳破坏, 尤其是杆端约束接近于固接的构件。     

同塔6回钢管塔的设计与试验

通过钢管构件模型试验,对不同管头型式的构件进行了分析,确定了小长细比钢管构件的承载力计算方法;通过结构优化,完善了钢管塔的设计,并对相同塔型的钢管塔和角钢塔进行了经济性比较;设计的同塔6回钢管塔成功通过了真型试验,表明该钢管塔结构的主要构造是合理的。     

《架空输电线路钢管塔设计技术规定》主要内容

标准编者结合标准《钢管塔架空输电线路钢管塔设计技术规定》DL／T5254--2010（以下简称本标准）编制过程和背景材料,摘要讲解了本标准的主要内容。包括提供了斜材埃菲尔效应的简化计算方法;提出了安全而经济的微风振动控制假定;纠正了荷载规范关于风荷载计算时体型系数的取值错误;提出了可供选择的材料强度等级及注意事项;对钢管塔的计算模型假定进行细化;提出了典型节点的设计方法;对构件计算时的长细比、径厚比及与材料屈强比的控制建立了关系;修改完善了法兰连接计算方法、结合钢管塔的结构特点提出了针对性的构造控制措施等等,供本标准的使用者参考。     

特高压输电线路钢管塔八角斜杆风致振动研究

针对1 000 kV特高压输电线路运行过程中钢管塔发生的风致振动现象，对SZ303～306型双回直线钢管塔内八角斜杆风致振动机理进行分析，通过计算斜杆发生振动的临界风速、共振风速及振幅，提出加装扰流板或扰流线、降低斜杆长细比与增加阻尼器等措施并评估其应用效果。     

Q460高强钢管径厚比限值试验研究

当钢管的径厚比超过一定限值时,钢管构件受压时局部屈曲先于整体稳定破坏,使构件不能全面积承载,从而会加速构件整体失稳而丧失承载能力。输电线路中对于大径厚比钢管使用的限制主要以径厚比限值来实现。通过国内外规范对比、18组钢管构件轴心受压试验和理论分析相结合的方法,研究分析了Q460钢管径厚比及其长细比与钢管承载力的内在关系,并得到Q460钢管径厚比限值,该限值的试验验证对目前输电线路钢管塔设计具有指导意义。     

典型节点构造钢管构件的杆端约束与起振临界风速的确定

通过试验测定插板(I、T、[3种型式)、法兰盘以及相贯焊连接不同长细比钢管构件的实际振动频率,分析对比频率实测值与理论计算结果,并对这3类典型节点构造所对应的杆端约束形式做了明确界定,推荐相应节点构造钢管构件起振临界风速的计算方法。     

输电铁塔钢管构件轴压承载力研究

由于输电线路钢管铁塔真型试验发现,现行钢管构件轴压承载力计算方法偏于保守,需要进一步优化钢管构件承载力计算方法。通过对不同径厚比、不同长细比的钢管构件进行承载力试验,并采用有限元仿真分析进行对比,提出一种考虑径厚比影响的钢管构件轴压承载力计算公式,其计算结果与构件试验结果更加吻合,为行业规范修编提供参考。     

单钢管构架梁、构架柱振动研究

针对常见构架工程的钢管梁柱微风振动的现象,分别计算了两端简支梁的集中荷载,两端固结梁均布荷载,一端固结、一端简支梁均布荷载情况,得出单钢管一端固接、一端简支梁的自振频率是简支梁的1.5倍;两端固结梁的自振频率是简支梁的2倍;管梁的自振频率与管梁的直径、跨度、材料容重有关,与管材的壁厚无关,构件的自振频率与构件的布置方向无关。认为可以暂按临界频率f<4 Hz判定发生微风振动的可能性,当f为2~3 Hz时,为微风振动高发频率。     

特高压钢管塔主材长细比及径厚比的取值

文章选取1000kV淮南—上海(皖电东送)输变电工程的典型同塔双回钢管塔为研究对象,建立其梁杆混合单元的有限元模型,对塔身主材的应力进行了计算。结果表明杆端弯矩对主材应力的影响程度与其长细比密切相关。通过统计分析,给出了长细比与应力的对应关系。通过分析计算结果及对比国内外设计标准,提出了钢管塔压弯主材圆管截面的径厚比取值建议。研究结果可为我国特高压钢管塔的结构优化提供参考。     

等边双角钢组合T形截面的轴压弯扭实用计算

为了满足在特高压输电线路中承受更大荷载的需求,并进一步减少加工焊接工作量、保证工期、节约投资,可以选择采用螺栓连接的组合角钢结构型式的输电铁塔。相比钢管构件,组合角钢加工周期短、运输和安装方便、投资费用低。本文给出T形截面组合角钢结构计算的实用公式及表格。两个等边角钢组合而成的T形截面,绕对称轴屈曲时,是中心受力、无偏心的轴心受压杆件,但由于T形截面的形心和剪心不重合,需要考虑计及扭转效应的换算长细比;钢结构规范所给的公式实用性差,根据T形截面的回转半径与角钢肢宽的近似关系,给出弯扭换算长细比的增量随着弯曲长细比的增加而递减的公式,进而得出压曲稳定的折减系数,即承载力的折减系数,制作实用表格。     

750kV输变电钢管塔架结构承载力及构造的试验研究

750kV输电线路的支撑结构和变电构架承受荷载大，铁塔及变电构架的大型化不可避免，有必要深入研究750kV杆塔和变电构架的方案。针对750kV杆塔和变电构架可能采用的钢管结构方案。对无缝钢管、直缝焊管、多棱焊管的受压承载力及不同接头型式构造对钢管构件承载力的影响进行了试验研究。结果表明：焊接钢管可采用a类稳定系数，钢管构件接头形式为T型、I型、U型时可不考虑插接板失稳。对长细比小于120的管件不宜采用I字型板连接。研究结论可指导输变电钢管塔架结构的设计，并在公伯峡水电站送出及750kV输变电示范工程钢管构架设计中得到应用。     

铝合金抱杆长细比的经济性分析

铝合金抱杆与钢抱杆相比,其主要优点是重量比较轻。为了探索铝抱杆在何种长细比情况下显示其较轻的优越性,文章以承载力强度相等为条件,以抱杆重量为基础,对铝、钢抱杆进行了比较、分析,从而提出了铝合金抱杆只有在长细比小于87 时,方显出其重量较轻的优越性,且长细比越小优越性越大。若分别与16Mn 钢抱杆和A3 钢抱杆比,当长细比分别大于87 和105 ,铝抱杆反比钢抱杆重。     

TTA中格构式组合角钢的计算

超高大跨越输电铁塔设计中,组合构件一般使用斜缀条连接的四肢组合构件。因此,主要讲述该构件的设计计算方法,对使用自立式铁塔内力分析(TTA)程序准确计算组合角钢长细比和缀条的方法作了较深入的探讨,并在此基础上,对存在的问题提出了解决办法。     

不同节点连接钢管塔杆件微风振动分析

利用ANSYS软件建立不同长细比(50-250)、不同节点连接(单插板、U型插板、十字插板和法兰)钢管杆件有限元模型,通过模态分析得出杆件一阶自振频率,通过涡激振动公式推倒出其一阶起振临界风速,并与规范给出的参考值进行对比。结果表明,针对大部分钢管杆件,其一阶起振临界风速与规范给出的参考值有较大的差值,工程设计中要考虑适当的折减,以平衡选材的安全性与经济性。     

架空线路大跨越工程运行前后防振效果对比试验研究

通过对运行13 年的某500 kV 大跨越导线进行微风振动防振效果时效分析试验研究,证明随着运行时间的推移,线路导地线的自阻尼特性及防振措施性能将逐步劣化,建设初期所设计的防振措施将有可能不再有效地抑制微风振动,造成微风振动超标,这将会严重威胁大跨越线路的安全可靠运行。因此,在大跨越防振措施设计时,推荐方案与技术条件间必须有一定的安全裕度;此外,应定期进行现场测振试验,以便在振动超标的初期能早发现、早治理。     

螺栓连接组合角钢的整体稳定及分肢计算

螺栓连接的组合角钢是输电线路工程常用的结构形式,需要计算的内容有：组合断面绕虚轴的整体稳定、连接螺栓的剪力、分肢角钢的受压和受弯、双拼十字断面缀板的强度。然而现行规范 GB 50017-2003《钢结构设计规范》未给出计算公式,其中给出的填板间距更适合焊接或铆接的组合断面。欧洲钢结构规范对于连接螺栓的剪力也未给出计算公式。由于普通螺栓连接的滑动引起承载力降低,对绕虚轴剪切变形较小的组合角钢,可以不考虑填板厚度引起的虚轴回转半径增大;而对绕虚轴剪切变形较大的双拼十字组合角钢,按格构式轴心受压缀板组合构件的原理,对换算长细比加以修正放大,计算整体稳定;根据挠曲变形,给出连接螺栓的剪力和分肢角钢承载力的计算公式。