防屈曲耗能支撑对大跨越输电塔风振控制研究

针对大跨越输电塔在风荷载作用下振动响应显著时有倒塔事故发生,以海门电厂至汕头500 kV输出线路大跨越干字型输电塔工程为例,提出了新型双套管防屈曲耗能支撑(BRB)在输电塔线体系中的应用,并数值模拟了空间相关的风速场.实例结果表明,防屈曲耗能支撑的风振控制效果显著,并可优选最佳方案.     

碳纤维复合芯导线输电塔体系地震响应

基于碳纤维复合芯导线所具有的优点,运用数值模拟方法建立了碳纤维复合芯导线和传统钢芯铝绞线输电塔体系三维有限元模型,采用时程分析法,考虑了导(地)线的几何非线性,研究了一致激励和非一致激励地震作用下导(地)线输电塔体系的地震响应,得到了两种塔—线体系的塔顶位移和加速度、塔腿应力、导线中点最大位移和加速度、导线轴力的时程曲线。结果表明,碳纤维复合芯导线—输电塔体系与钢芯铝绞线—输电塔体系相比,塔顶最大位移、塔腿应力、导线中点最大位移和加速度均较小,一致激励地震作用与非一致激励地震作用的地震响应相差较大,非一致激励地震作用下比一致激励地震作用下的导线中点和挂点轴力大。     

风振响应下塔-线体系的动力特性分析

为研究输电塔结构在风振响应下的影响,利用Kaimal风速谱通过谐波叠加法进行脉动风模拟,对3种不同风速下输电塔及塔-线体系进行动力特性分析。研究表明,单塔和塔-线体系的动力响应均随风速和高度的增加而愈加强烈,且X向大于Y向,考虑导线的体系较普通单塔的响应大,表现出导线和杆塔具有耦合性,使得塔-线体系的动力响应明显增强,所以在结构设计中应对导线予以考虑。     

橡胶铅芯阻尼器控制下输电塔风振系数研究

以向家坝-上海、锦屏-苏南±800 kV特高压直流输电线路工程为例,介绍了橡胶铅芯阻尼器在一般线路输电塔风振控制中的应用.通过三维有限元仿真和风荷载的数值模拟,对单塔、输电塔-线体系在阻尼器控制前后的风振响应进行了时程分析.统计得到了输电塔结构的风荷载调整系数取值,并与多种现行规范的取值进行比较.结果表明,输电塔在横担位置风荷载调整系数存在突变现象,现行规范无法考虑这一影响,在设计时应引起重视;导(地)线使输电塔体系的质量、刚度和阻尼有所增加,从而产生了对塔架振动的抑制作用,因此在风振设计中应考虑塔线耦合的影响;输电塔-线体系采用橡胶铅芯阻尼器后风荷载调整系数得到有效减少且减少率沿塔高逐渐增大.     

大跨越输电塔线体系覆冰断线数值模拟

为模拟大跨越输电塔—线体系覆冰断线,以1 000kV晋东南—南阳—荆门特高压输电线路工程黄河大跨越处一个耐张段(五塔四线)为例,利用ANSYS软件对该工程建立有限元模型,采用显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA模拟分析了塔—线体系在无覆冰、10mm覆冰两种断线工况下的冲击过程,提取出输电塔相应位置处的轴力及位移响应。结果表明,覆冰断线产生的冲击作用对输电塔横担端、地线支架、曲臂等位置的影响较大,并计算了在导线覆冰断线情况下上述位置的冲击系数。     

输电塔线体系脱冰跳跃动力响应分析

针对输电塔线体系脱冰跳跃动力响应的问题,基于ANSYS软件建立了输电塔线体系模型,利用集中荷载的方法对覆冰进行模拟,分析了塔线体系下考虑覆冰厚度、脱冰率等不同工况下脱冰跳跃的动力响应,确定了覆冰厚度、脱冰率对导线竖向位移、最大水平张力及到达时间的影响。结果表明,随覆冰厚度增加导线竖向最大位移、最大水平张力增加,但增长率不同;脱冰率增加对导线竖向位移影响不大,但对最大水平张力有一定影响,且到达时间延长。     

基于ANSYS的钢管混凝土输电塔抗风性能分析

基于ANSYS结构分析软件,计算了钢管混凝土构件的复合材料力学参数并对构件赋值,采用梁单元和杆单元相结合的方法对大跨越输电塔建模,并通过模态和风速时程分析了钢管混凝土构件在大跨越输电塔抗风性能方面的合理性。结果表明,大跨越输电塔中混凝土的灌注显著增加了钢管塔的刚度,输电塔在风荷载作用下的塔顶位移明显降低,有利于提高输电塔整体抗风能力,具有一定的推广价值。     

侧向横风作用下角钢输电塔的动力响应研究

研究了侧向横风作用下角钢输电塔的动力响应问题,以某大型角钢输电塔为工程背景,基于空间梁单元建立了输电塔的动力分析模型。在此基础上模拟了结构的风荷载时程,并对该输电塔在侧向横风作用下的动力响应进行了分析研究。研究表明:在横向侧风作用下输电塔将同时产生侧向和纵向的风致振动,其中侧向振动峰值要明显大于纵向振动峰值,部分主材杆件的峰值内力已经超过了材料的屈服强度。因此,在角钢输电塔的设计建造过程中,应当充分考虑侧向横风的影响。     

山区长短腿输电塔的动力失稳分析

针对山区长短腿输电塔在静风和脉动风作用下动力失稳问题,为寻求输电塔失稳极限风速和破坏发生路径,研究了山地丘陵B类地貌常用5B ZBC4型长短腿输电塔在风载作用下的动力特性,采用B-R准则和动态增量法（IDA）并结合位移等值准则,考虑了不同的风载作用,模拟了山区脉动风载对输电塔进行非线性屈曲分析和时程分析。结果表明,输电塔靠近山顶侧发生受压破坏、山谷侧为受拉破坏,且从塔腿开始逐渐发展到塔身,最终导致倒塔事故;现行山地丘陵输电塔的抗风设计规范将风等效为静力荷载的方法偏于不安全。     

输电塔线在覆冰与风载下的可靠性分析

以湖南省郴州地区输电线路为例,构建了输电塔线体系精细化有限元模型,基于2008年南方覆冰实测资料,考虑输电塔角钢尺寸的不确定性、角钢材料性能随时间的老化及输电塔本身所受覆冰荷载和风荷载的随机性,采用蒙特卡罗法分析计算了4种工况下的可靠性.结果表明,随覆冰厚度的增加,输电塔的失效概率迅速增大,覆冰和风荷载共同作用是输电塔...     

大跨越输电塔—线体系脱冰振动模型试验

输电线路脱冰振动响应给电网的正常运行带来重大的安全隐患。为精确分析大跨越输电塔—线体系中导地线脱冰对铁塔造成的动力冲击响应,以晋东南—南阳—荆门1 000 kV特高压输变电工程中的黄河大跨越段为原型,对覆冰条件下五塔四档线塔—线体系模型的脱冰冲击响应进行了模拟试验,通过对比分析塔—线体系在不同脱冰工况下杆塔的动力响应,获得输电杆塔的最不利脱冰工况,找出了输电塔在脱冰冲击作用下的最不利位置。利用ANSYS软件建立与试验模型相应的输电塔线体系模型,采用完全法瞬时动力分析模拟导、地线脱冰,提取各个测点应变,所得结果与试验结果吻合。     

特高压双回输电塔线体系风振响应研究

为研究1 000 kV特高压双回输电塔的风振系数取值问题,利用谐波合成法并考虑随高度变化的Kaimal风速谱数值模拟线路风场,在ANSYS中建立输电塔线体系的有限元模型,进而结合随机振动理论对输电塔线体系进行动力时程响应分析,计算了输电塔的风振系数,并与《建筑结构荷载规范》中的风振系数进行综合对比分析,为该类输电塔的抗风设计提供了合理化建议。     

风荷载作用下螺孔间隙对输电塔变形的影响

为探讨输电塔中螺孔间隙对结构变形的影响程度,以ZMP2-60直线猫头塔为例,采用有限元分析软件ANSYS建立了不考虑和考虑螺孔间隙的输电塔模型,通过分析输电塔在风荷载作用下的位移发现,0°风向时螺孔间隙对ZMP2-60输电塔的变形影响最大。     

装配应力对输电塔结构极限承载力的影响研究

针对输电塔装配误差引起的装配应力对输电塔承载力影响的问题,构建了输电塔桁梁混合有限元模型对装配应力进行计算及模拟,并施加外荷载计算分析存在装配应力时输电塔的极限承载力。计算结果表明,在90°大风工况下,单根杆件存在尺寸误差时对输电塔承载力影响较小,误差不宜超出杆长的1‰;多根杆件存在尺寸误差时,塔腿部位的误差杆件对承载力影响最大,极限承载力比正常情况低14.2%。     

输电线路脱冰动力响应数值仿真

针对输电线路的脱冰跳跃现象,采用有限元数值仿真方法研究输电线路脱冰动力响应,根据导线实际截面推导得出导线单元6自由度刚度矩阵,构建了包括输电塔、导地线、绝缘子、间隔棒等在内的精细有限元模型,分析了档数、脱冰率、档距、覆冰厚度、导线型号、风速、绝缘子串串型和材料及高差这9个参数对输电线路脱冰的影响,并通过大量数据拟合出可考虑多参数影响的导线脱冰跳跃高度简化公式。另外,考虑脱冰作用和横向风荷载的时间相关性,研究了多相导线间在脱冰和横向风共同作用下复杂的相互运动。     

基于SMA阻尼器控制的鼓型塔风振响应分析

以某220kV输电线路的风致振动为例,研究了基于SMA阻尼器的鼓型塔振动控制方案和控制效果。先应用有限元软件ANSYS建立鼓型塔的有限元模型,采用线性自回归滤波器法模拟随机脉动风荷载的时程样本,再应用能量法计算所需阻尼器数量,根据SMA阻尼器的工作原理和鼓型塔的结构特点,设计了3种阻尼器布置方案进行结构风致振动瞬态响应仿真,提取各方案控制点位移、加速度时间历程进行比较分析。结果表明,安装SMA阻尼器后,对塔顶位移、加速度的最大减振率分别为37.8%、75.4%,方案3为最优布置方案,可见将SMA阻尼器应用于输电塔振动控制效果较好,合理设计阻尼器布置方案能使阻尼器发挥最大耗能功能,获得最好控制效果。     

玻璃钢输电塔中稳定构件布置形式的研究

以通用设计中的110 kV输电塔为计算模型,研究了将玻璃钢材料应用于输电塔上能满足结构稳定性的构件布置形式,采用特征值屈曲分析对风荷载作用下不同塔腿和塔身形式的输电塔进行了有限元计算。结果表明,主材用角钢、其他构件用玻璃钢的输电塔结构和改变塔腿形式或再进一步将塔身下半部改为具有水平材的双腹杆形式均能满足结构稳定性要求。     

500 kV输电钢管塔的风雨激励分析

利用ANSYS软件建立了500 kV狮洋至五邑送电线路DZV674直线塔的有限元模型,研究了其动力特性,获得了前10阶自振频率,基于Kaimal脉动风速谱及线性自回归滤波器法（AR）模拟脉动风速时程原理,利用Matlab软件得到模拟脉动风速谱,在此基础上完成对雨荷载的模拟。并采用时程分析法分析了风单独作用与风雨共同作用下的动力响应,计算了输电塔的位移、轴力和弯矩。结果表明,在对输电塔的风雨激励分析中风荷载为主要设计荷载,但雨荷载对其影响也不可忽略。     

覆冰荷载下500 kV输电塔失效模式研究

以2008年初南方雪灾致输电塔倒塌为背景,利用ANSYS软件建立了某500 kV输电线路的一塔两线体系精细化有限元模型,给出了利用荷载增量最小准则法搜寻输电塔主要失效模式的过程,计算了中、重冰区高压输电塔的主要失效模式,列出各失效路径中失效杆件的位置,进而对比分析了中、重冰区下输电塔结构的可靠性。结果表明,中冰区的输电塔的失效模式大部分在塔头位置,不能满足标准要求,而重冰区的主要失效模式出现在塔头部分的偏多,部分出现于塔身位置,相比于塔头,塔身部分的能满足标准要求。     

塔线体系在覆冰荷载作用下的力学性能研究

以500kV典型设计中的5B-ZB1直线酒杯塔为原型,采用空间桁梁混合结构来分析输电塔和索结构,并基于有限元方法分析导地线,构建了输电塔及塔线体系模型,通过逐级增加覆冰厚度的方法进行静力计算,分析了输电塔和塔线体系在覆冰荷载、风荷载、自重荷载及导线张力共同作用下的力学性能,对比分析了计算结果。结果表明,在覆冰荷载作用下杆塔的主要破坏是达到钢材的屈服强度而发生失稳破坏,输电单塔比塔线体系更偏于安全,而塔线体系更符合实际情况。