大跨越输电单塔和塔线体系抗震性能对比分析

为分析大跨越输电塔结构单塔和塔线体系两种模型的合理性,采用时程分析法系统地分析了输电单塔和塔线体系的地震响应,从节点最大位移、结构的最大扭转角和杆件的最大轴力等方面分析了两种结构体系的地震响应的差异.结果表明,单塔和塔线体系节点最大位移的大小与节点所处的位置有关;塔线体系中塔的扭转角随地震传播时间的增加较单塔扭转角平缓...     

高烈度地区地震对塔线体系的影响研究

输电塔线体系属于大跨度空间结构,由行波效应、部分相干效应和局部场地效应等因素综合作用,导致不同位置的输电塔地震响应不同,多维多点地震激励是其震害的主要原因之一,研究输电塔线体系在多维多点地震作用下的响应规律具有重要的现实意义。本文采用大质量分析法实现了输电塔线体系多维多点的地震作用模拟计算,并将计算结果与单塔结构的时程分析结果对比分析。     

1000kV角钢塔地震模拟振动台试验研究

为分析地震作用下1 000 kV特高压角钢输电塔动力反应特点以及导、地线质量对该塔架结构动力反应的影响,开展地震模拟振动台试验。选取4种不同类型的地震动输入,针对单塔及单塔悬挂集中质量进行8度烈度水准下的动力反应测试。试验结果表明:该型输电塔悬挂集中质量块后顺线路方向自振频率降低了2%,横线路方向自振频率降低了17%。对于绝缘子采用V型悬挂方式的杆塔结构,在计算塔动力特性时,垂直线路方向需考虑绝缘子连接方式及导线质量的影响。因该型输电塔结构横担较长,高宽比较小,地震反应有显著空间耦合性,地震作用下结构的扭转反应较易激起。总体而言,导线质量对输电塔抗震是有利的,塔线体系动力分析时考虑导线质量的影响将会更加真实地估计结构杆件内力。     

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。     

塔腿加过渡段输电塔地震响应时程分析

以"成兰铁路阿坝松潘牵引站供电工程"500 kV的SZC4直线塔为研究对象,利用ANSYS有限元分析软件建立了1个平腿、2个常规高低腿和2个加过渡段高低腿输电塔空间有限元模型,采用时程分析法对输电塔的地震时程响应进行分析。计算结果表明,塔腿加过渡段输电塔与平腿输电塔相比自振频率有所降低,且降低幅度大于常规高低腿输电塔;由于塔腿加过渡段后输电塔的对称性变差,导致单向地震下垂直于地震作用方向的位移响应变大;塔腿加过渡段铁塔在三向地震下的某些杆件内力峰值有所增大,但与杆件的设计允许内力相比,9度设防烈度下受力最大杆件的地震力也只占到设计内力的36%,荷载组合后不会超出整塔的承载能力,地震效应不起控制作用。塔腿增加过渡段后,铁塔的竖向刚度变得不均匀,横隔面成为薄弱环节,高烈度地震设防设计时应对塔腿处及塔身的横隔面进行加强处理。     

基于应变监测数据的输电杆塔疲劳寿命预测

环境荷载对输电塔结构杆件的损伤和疲劳寿命具有显著影响,然而目前针对输电塔杆件进行实时应力监测并据此进行数据分析、性能评价和剩余寿命预测的研究较少。为此,对自然环境下某输电塔的关键杆件进行长期的应变监测,对其应变数据进行演变分析。基于雨流计数法和连续损伤动力学的疲劳损伤模型理论,提出输电塔杆件疲劳寿命计算方法。考虑输电塔不同部位的受力状态和重要程度,确定输电塔不同部位杆件寿命计算的权重系数,进而建立输电塔整体剩余寿命的计算模型,结合实测数据计算该输电塔典型部位杆件和整体结构的剩余寿命。研究表明:输电塔结构整体疲劳寿命满足工程需求;塔腿部位主材和1/3高度处主材的疲劳寿命相对较短,在健康监测以及疲劳破坏分析研究中需要重点关注。     

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。     

±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。     

无人机投放输电塔杆件的运动和受力分析

输电塔往往修建在交通不便的崇山峻岭中,造成修建所需的输电塔杆件运输不便。无人机投放输电塔杆件是一种快捷的运输方式,但无人机投放输电塔杆件时容易发生蹿高,严重影响无人机运输的安全性。为此,提出了一种防止无人机投放输电塔杆件时蹿高的策略。建立无人机投放输电塔杆件过程中杆件的受力和运动方程,利用MATLAB软件进行求解分析,得到各参数之间的对应关系及对投放输电塔杆件减重率的影响。结果表明,采用该策略最大减重率可以控制在20%以内。     

特高压交流同塔双回输电塔地震模拟振动台试验

为了分析地震作用下导、地线质量对特高压输电塔动力特性及其地震反应的影响,进行了特高压输电塔模型的地震模拟振动台试验。以某特高压输变电工程为背景,依据振动台试验相似理论,严格模拟了1 000kV特高压交流同塔双回输电塔,进行了不锈钢塔架模型的设计与制作。同时,针对地线及8分裂导线进行了相应的简化,制作了8个等效集中质量块悬挂在绝缘子下端用以模拟导地线质量。选取4种不同类型的地震动输入,针对单塔及单塔悬挂集中质量进行了8度罕遇烈度下的动力响应测试。试验发现,输电塔地震反应受所选地震激励类型影响较大;悬挂集中质量块后该型输电塔顺线路方向自振频率降低了5.7%,横线路方向自振频率降低了3.9%;单塔悬挂集中质量块后地震反应有所降低。导、地线质量的存在降低了输电塔的地震响应。     

多点激励下输电塔-线体系的侧向地震反应分析

建立了输电塔-线体系三维有限元模型,并考虑了导(地)线的几何非线性特征;提出了依据现行设计规范模拟输电塔-线体系多点地震动时程;利用非线性时程分析方法研究了该体系在多点激励下的侧向反应特性,并与一致激励、仅考虑行波效应激励、仅考虑相干效应激励下的反应情况进行比较。结果表明,一致激励情况下输电塔-线体系不能得到最不利响应;多点激励增加了输电塔的地震响应,同时多点激励明显放大了导(地)线的侧向位移响应,这些均与行波波速和相干模型关系很大。由此得出结论：为得到输电塔-线体系的最不利响应,须准确估计行波波速,输电塔-线体系考虑多点激励的影响十分必要。     

输电钢塔结构支座的沉降监测与模拟

以某220 kV输电钢塔为实际工程背景,开展了结构支座沉降的监测与模拟.基于空间杆系的力学模型,对该塔建立了输电塔-导线有限元模型,结合对杆塔支座沉降监测结果,进行了结构受力分析模拟.研究表明,由于支座不均匀沉降的作用,将导致结构中部分杆件产生较大的应力,这对结构的安全造成了较大的隐患.     

输电铁塔轴心受压构件应考虑弯扭屈曲

基于单轴对称的轴心受压构建有可能发生弯扭屈曲,本文对由等边角钢组成的铁塔轴心受压构件进行了弯扭屈曲分析,发现在某一个计算长度范围内,当绕平行轴弯曲同时绕纵轴扭转的弯扭屈曲会有可能变为最小轴弯曲屈曲,如果构件中间没有支撑,而最小轴弯曲屈曲有可能会绕对称轴弯曲同时绕纵轴扭转屈曲,这一结果将有助于设计者对构件失稳的判别。     

大跨越输电塔线体系减震控制分析研究

利用有限元分析软件ANSYS,以跨越珠江的输电线路工程为研究背景,在输电塔上布置粘滞消能阻尼器和调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD),对比分析了在三向El-Centro地震波作用下有、无减震控制措施的输电塔位移和加速度地震响应。通过有关参数分析计算,分别得到了粘滞阻尼消能减震和调谐质量减震控制的最优粘滞阻尼系数和最优TMD质量,分析研究表明上述2种减震控制措施皆能明显衰减输电塔线体系的地震响应,具有比较理想的减震效果。     

基于混凝土损伤塑性模型的自然通风冷却塔非线性抗震分析

为了明确人字型支柱对自然通风冷却塔抗震性能的影响,基于混凝土损伤塑性模型运用通用有限元软件ABAQUS建立了三维实体模型,并考虑了构造配筋,进行地震波作用下的时程分析。通过对冷却塔抗震薄弱部位支柱部分节点拉伸损伤因子的输出统计进行分析,研究不同跨间距和不同支柱对数的人字型支柱对冷却塔结构抗震性能的影响。研究表明：对人字型支柱冷却塔,缩小跨间距有利于提高结构的抗震性能;在不考虑风阻等其他因素时,本研究所选塔型适当增多支柱对数有利于提高结构的抗震性能。     

输电铁塔冷弯角钢构件轴心受压承载力分析及试验研究

输电线路铁塔应用冷弯型钢,可以提高输电铁塔设计水平,降低钢材用量。文章结合输电铁塔的结构特点,选取不同截面、长细比的冷弯角钢构件进行轴心受压承载力试验和有限元分析,得到了输电铁塔用冷弯角钢轴心受压构件的荷载-应变发展规律和极限承载力,并与现行设计规范承载力计算值进行了对比。分析结果表明,现行规范体系不适合我国输电铁塔冷弯型钢轴心受压构件的强度设计。通过对试验和理论分析结果进行拟合,确定了输电铁塔冷弯型钢轴心受压构件稳定系数曲线,提出了输电铁塔冷弯型钢构件承载力计算的修正意见。     

输电线路特大跨越设计中的关键技术

220 kV 舟山与大陆联网跨越螺头国际航道特大跨越按500 kV设计,是目前世界上规模最大的输电线路跨越工程,该工程地理位置特殊,设计条件复杂。着重分析研究了输电线路特大跨越设计中的关键技术问题,包括导线选型、跨越塔设计、铁塔基础设计,并提出了设计采用的具体方案。     

鲁固特高压直流黄河大跨越铁塔设计

鲁固特高压直流工程黄河跨越段跨距长,杆塔高度高,承载负荷大,设计难度大,跨越塔设计是工程设计的关键环节。通过多种方案对比、经济性比较,采取了系列结构优化措施,跨越塔采用了外型美观、结构布置紧凑的展翅型塔头方案,选用Q420钢管塔结构,风振系数计算方法安全可靠、节点设计合理、施工及检修设施适应性强,可为后续工程黄河大跨越铁塔设计提供参考。     

同杆并架双回线故障选相研究

综合运用模态变换和六序分量法分析同杆双回线的故障特征。模态量在发生单回线故障和同名相跨线故障时特征明显,适用于此种故障的选相;而六序分量法在分析非同名相跨线故障时具有明显的优势。结合这2种方法提出一种相对简单实用的同杆双回线系统各种故障判别的新方案。理论分析和仿真测试表明,该方法能够在各种运行条件和故障情况下正确选相。     

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。