下击暴流风雨共同作用下输电塔荷载特性的数值模拟

为了进行下击暴流风雨共同作用下输电塔的响应特征和失效模式分析,采用CFD（计算流体动力学）数值模拟方法研究了下击暴流风电场中输电塔的风雨荷载分布特性。基于SST（剪切应力输运）k-ω湍流模型模拟下击暴流三维风电场特性,通过与现有数值模拟和实测结果进行对比,验证了下击暴流风电场模拟结果的合理性。以某钢管输电塔为例,在下击暴流风电场中建立输电塔精细化数值模型,选择合适的风驱雨参数,模拟获得输电塔风雨荷载分布特性。研究结果表明：下击暴流风电场中,水平风速随高度增加呈现先增大后减小的趋势,于10～30 m高度处达到最大,而后逐渐减小。输电塔体型系数随来流风向变化,雨荷载在高度较低的近地面处达到最大。     

多点Kaimal谱激励输电塔脉动风荷数值模拟

以随机振动理论及实测风速数据为基础,应用Kaimal谱模拟风速湍流,通过傅立叶频谱变换得到各点风速功率谱曲线,并应用ANSYS实现脉动风的数值模拟。在ANSYS中对输电塔结构进行结构动力特性分析,得到输电塔各节点风振位移及加速度时程曲线等数值模拟结果,数值模拟结果与现场实测结果接近。     

国内外输电塔风荷载技术标准比较分析

随着海外工程设计项目的日趋增多,设计人员了解、熟悉并掌握国内外规范间的异同显得尤为重要。将我国输电线路规范与美国ASCE规范、日本JEC标准、欧盟EN规范、国际标准IEC规范进行对比,重点分析了风压高度变化系数、风荷载体型系数、风荷载调整系数(风振系数)等相关参数的计算取值。对比分析结果表明,国内外规范在基本风速、风压高度变化系数、风荷载体型系数、风荷载调整系数(风振系数)、角度风荷载计算方法等方面存在差异。分析结果可供输电工程设计技术人员提供参考。     

输电塔脉动风时程模拟的自回归模型技术

针对输电塔的结构特点，结合自然风特性，提出采用自回归模型方法求取铁塔脉动风随机过程。应用脉动风速和脉动风压的概率统计方法，找出适合输电塔的自回归模型的阶数。在通用有限元程序ANSYS中实现了输电铁塔水平脉动风压时程模拟，经算例分析，计算快速准确。     

输电塔悬挂点荷载性质的探讨

对输电塔悬挂点上电线应力公式的分析显示,某些情况下应力的垂直分量随温度(时间)大幅度变化,线路设计中不宜将输电塔悬挂点处线条荷载的垂直分量视作为永久荷载.     

基于高频天平测力试验的特高压输电塔等效风荷载研究

以建设中的向家坝—上海、锦屏—苏南±800 kV特高压直流输电线路工程为背景,针对输电塔风致响应复杂的特点进行高频天平测力试验。利用高频动态测力天平基本原理,考虑输电塔截面收缩的影响,给出输电塔气动模型的模态修正系数;并对输电塔等效风荷载进行研究,分别计算了输电塔的背景响应和共振响应。计算结果表明,基于高频天平测力试验的修正振型法能较好地计算输电塔结构的风振响应及等效风荷载,是对高频天平测力试验局限性的一种可靠方便的扩展。     

1000 kV特高压山区单回路输电塔风振特性研究

1 000 kV特高压单回路输电塔属于风敏感结构,风与结构的相互作用十分复杂,风荷载常常是设计的主要控制荷载之一.以某1 000kV单回路塔为研究背景,获得了结构的自振动力特性.基于随机振动理论推导了铁塔的风振系数计算公式,研究了垂直线路方向和顺线路方向的振型模态,同时分析了结构各层的风振系数分布特点,并与设计规范进行对比,得出特高压单回路输电塔风振系数计算的经验公式.通过研究,揭示了1 000kV特高压单回路塔的风致振动特性,结果可作为特高压铁塔结构抗风设计的参考.     

国内外输电塔风荷载技术标准比较分析

随着海外工程设计项目的日趋增多,设计人员了解、熟悉并掌握国内外规范间的异同显得尤为重要。将我国输电线路规范与美国ASCE规范、日本JEC标准、欧盟EN规范、国际标准IEC规范进行对比,重点分析了风压高度变化系数、风荷载体型系数、风荷载调整系数(风振系数)等相关参数的计算取值。对比分析结果表明,国内外规范在基本风速、风压高度变化系数、风荷载体型系数、风荷载调整系数(风振系数)、角度风荷载计算方法等方面存在差异。分析结果可供输电工程设计技术人员提供参考。     

输电塔线耦联体系风洞试验及数值模拟研究

为研究输电线路的风振响应,以某500 kV送电线路为工程背景,设计了三塔两线完全气弹模型并进行了风洞试验。利用有限元分析软件ABAQUS建立了三塔两线模型,计算了该线路在随机风场中的动力响应,探讨了塔线体系耦联振动特性。研究结果表明：输电线的存在增加了塔线体系的背景响应,增大了塔线体系的阻尼,降低了共振响应;挂线后塔线的耦联作用对输电塔加速度和位移造成了不同的影响。高风速下输电塔响应和输电线响应的功率谱密度会出现能量交叉,塔线之间的耦合作用大大加强,这极有可能导致塔线的耦联共振作用。因而进行输电杆塔设计时,需考虑塔线之间的耦联振动对输电塔响应所带来的不利影响。     

输电塔钢管-板连接节点焊接数值模拟

为了了解焊接过程中高度集中的瞬时热输入产生较大的动态应力及焊后将产生相当大的焊接残余应力和残余变形,笔者利用大型有限元软件ANSYS,建立钢管-板连接节点的有限元模型,采用热力耦合分析方法对钢管-板连接节点进行了焊接数值模拟,获得了焊接温度场及残余应力场的分布规律,为提升焊接质量提供了参考依据.     

海岛环境下大跨越输电塔风荷载关键参数特性研究

大跨越输电塔是集高耸结构和空间杆系结构2种特征于一体的风敏感结构,风与结构的相互作用十分复杂,风荷载是主要的设计荷载之一。以某一海岛环境大跨越输电塔为研究对象,研究了适用于工程的风速过渡区、风压高度变化系数;结合以往工程经验,提出体型系数的推荐取值;同时,参考国内外规范(IEC60826、BS50341),并通过CFD模拟,得出了塔身与横担角度风荷载的分配系数推荐值;通过研究,揭示了海岛环境下大跨越塔的风荷载关键参数的特性,结果可作为大跨越铁塔结构抗风设计的参考。     

1000kV特高压山区单回路输电塔风振特性研究

1000kV特高压单回路输电塔属于风敏感结构,风与结构的相互作用十分复杂,风荷载常常是设计的主要控制荷载之一。以某1000kV单回路塔为研究背景,获得了结构的自振动力特性。基于随机振动理论推导了铁塔的风振系数计算公式,研究了垂直线路方向和顺线路方向的振型模态,同时分析了结构各层的风振系数分布特点,并与设计规范进行对比,得出特高压单回路输电塔风振系数计算的经验公式。通过研究,揭示了1000kV特高压单回路塔的风致振动特性,结果可作为特高压铁塔结构抗风设计的参考。     

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。     

输电塔偏心直柱板式基础最优偏心率数值分析

随着输电线路输送容量及电压等级的不断提高,杆塔荷载及塔重不断增加,基础承担的偏心荷载大幅提高,传统基础型式未能充分考虑基础实际受力特征。本文通过三维有限元模型仿真分析,研究直柱不同偏心率下大板的基底位移和基底反力,得出最优偏心率,为工程设计提供依据。     

1000kV特高压双回输电塔风振系数研究

以淮南—上海1 000 kV交流特高压输电线路中的某一特征段为工程背景,在Matlab中运用谐波合成法编制了空间相关的风速时间历程模拟程序,结合随机振动理论对输电塔线体系进行时程动力分析,计算出了输电塔的风振系数,并将时程分析计算的结果与《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》以及《高耸结构设计规范》得出的风振系数进行了综合对比分析,为将来该类输电塔的抗风设计给出了合理化建议。     

阻尼比对输电塔风荷载的影响

阻尼比是输电塔结构风振响应计算中的重要参数,直接决定风振系数乃至风荷载的取值,进而影响输电塔结构工程造价。通过比较各国荷载规范对阻尼比取值的规定,结合若干输电铁塔工程实例详细分析不同阻尼比取值对输电塔结构风荷载的影响。结果表明,相比国际上其他规范,我国建筑结构荷载规范对于阻尼比的取值较小,阻尼比的变化对高塔影响较大,对矮塔影响较小,对基底弯矩的影响比对基底剪力的影响大。     

输电塔线耦联体系风洞试验及数值模拟研究

为研究输电线路的风振响应,以某500 kV送电线路为工程背景,设计了三塔两线完全气弹模型并进行了风洞试验。利用有限元分析软件ABAQUS建立了三塔两线模型,计算了该线路在随机风场中的动力响应,探讨了塔线体系耦联振动特性。研究结果表明:输电线的存在增加了塔线体系的背景响应,增大了塔线体系的阻尼,降低了共振响应;挂线后塔线的耦联作用对输电塔加速度和位移造成了不同的影响。高风速下输电塔响应和输电线响应的功率谱密度会出现能量交叉,塔线之间的耦合作用大大加强,这极有可能导致塔线的耦联共振作用。因而进行输电杆塔设计时,需考虑塔线之间的耦联振动对输电塔响应所带来的不利影响。     

500kV架空输电线路风偏数值模拟研究

采用数值模拟方法来研究500kV超高压输电线路在随机风荷载作用下的风偏问题.具体步骤是:采用考虑随高度变化的Kaimal风速谱和Davenport相干函数,并结合谐波合成法数值模拟线路风场;在ANSYS有限元软件中建立不同档距的输电塔线体系的有限元模型,用ANSYS有限元软件分别对模型进行时程分析,分析结果显示档距对悬...     

输电塔风振系数模拟计算

随着特高压电网的建设,输电塔风振系数取值已成为重要的研究领域.本文根据脉动风时程模拟和结构随机振动理论,运用MATLAB编程模拟输电塔各点时空相关的风速时程,结合ANSYS软件对输电塔风振时程响应进行仿真计算,得到位移时程及位移风振系数,并形成输电铁塔风振系数计算的技术思路和方法,供电力工程设计参考.     

输电塔体系风雨激励的动力分析模型

考虑输电塔结构体型特征、平均风剖面变化、功率谱能量特性与相干性等影响因素，通过谐波叠加法，对输电塔结构进行了脉动风速模拟，并以Kaimal谱为谱模型生成脉动风，通过数值计算验证了脉动风模拟方法的有效性。结合脉动风速模拟提出一种雨激励的模拟方法，计算出在一定风速情况下雨的冲击力。建立了输电塔的精细化有限元分析模型，研究了在风单独作用与风雨共同作用下的输电塔体系的动力响应，探讨了雨荷载对输电塔体系动力响应的影响。研究结果表明，雨荷载激励对输电塔的影响不能忽略。