输电塔线体系覆冰倒塔的力学机理研究

本文总结了全国规范的冰荷载计算方法,并以双回路直线塔、承力塔的鼓型塔(六角型)为例,说明输电塔覆冰时的荷载的计算;全面分析了目前国内外输电塔线体系覆冰倒塔力学机理的,提出了输电塔线体系覆冰倒塔力学机理的研究方向,即应该考虑风荷载的动力荷载的特性.动态失稳是风荷载作用下输电塔线体系覆冰倒塔的一个原因,共振也可能是荷载作用下输电塔线体系覆冰倒塔的一个原因.     

输电塔—线结构体系振动响应研究综述

介绍了输电塔线体系振动的基本特点,并对塔线体系振动响应的理论和试验研究进展进行了综合论述,重点阐述了考虑输电塔线体系耦联作用下的体系设计及振动响应、试验研究成果以及减振控制方法,提出了今后应重点解决的问题。     

大跨越输电塔线体系的动力特性研究

输电塔线体系是一种复杂的空间耦连体系,主要承受风吹雨打、狂风暴雨、冰雹、雷击、自重等荷载,结构在风、地震作用下产生大变形位移,结构抗侧刚度小,导地线的质量占据结构整体的比例相对较高,塔身与导线相互作用、相互影响。采用ANSYS有限元软件分别计算了单塔、塔线体系的频率、振型,研究显示导地线对输电塔线体系模态的影响。     

大跨越输电塔线体系风振控制研究

本文通过模型风洞试验和对江阴大跨越输电塔线体系风振控制设计计算,研究了大跨越输电塔线体系动力特性和风振控制。通过悬挂水箱、粘弹性阻尼摆和悬挂水箱加粘弹性阻尼摆组合控制三种制振方案的气弹模型风洞试验研究,验证了设置振动控制装置可有效地减小大跨越输电塔的风振响应,为江阴大跨越工程风振控制设计及应用提供了依据。最后,对正在建设中高346.5m的江阴大跨越输电塔线体系进行风振控制设计,提出用调频质量阻尼器(TMD)和粘弹性阻尼器(VED)的控制方案,理论计算表明具有较好控制效果。     

考虑导线影响的风致输电塔倒塌模拟

近年来,输电塔在强风作用下倒塌的事件时有发生。而目前的多数研究都针对输电塔在风场作用下的动力响应研究,对输电塔的倒塌很少有人涉及。本文利用ABAQUS建立了山东某高压输电塔有限元模型,采用谐波合成法模拟脉动风场,在考虑导线影响的基础上,利用ABAQUS的分析模块模拟了不同风速,不同攻角下输电塔的倒塌破坏。研究结果表明:该方法可以作为一种倒塌分析的有效方法,了解输电塔倒塌全过程,确定输电塔的薄弱位置,在0°、45°、90°攻角作用下,输电塔倒塌路径相似,输电塔在0°攻角下最易倒塌,45°攻角下最不易倒塌。     

输电塔不等边角钢交叉斜材稳定承载力研究

对一种输电塔常用平面节间进行了真型试验,研究了不等边角钢交叉斜材在一拉一压受力情况下的稳定承载力与破坏模式;采用ABAQUS有限元软件对不等边角钢斜材试件进行模拟,验证了有限元模型的可靠性,并进而研究了不同内力比值、钢材强度、截面规格对斜材承载力的影响规律。结果表明:试验中不等边角钢失稳模式主要为面外屈曲。当斜材处于一拉一压时,压杆承载力随拉力增加而增大;当斜材处于同时受压时,极限承载力随着两杆压力比值的增加而减小;在同时受压状态下,提高材料强度对承载力的提高不会起到显著的作用;增大肢厚或平面内和平面外肢长均能使承载力提高。基于以上分析,提出了可供参考的不等边角钢交叉斜材的计算长度修正系数,并与现有规范进行了比较。     

输电塔线体系动力特性及其影响因素分析

基于输电塔-线体系有限元模型,分析了不同塔型输电塔挂线前后的振型频率,并研究了输电线质量、跨度以及垂度对其振型频率的影响。结果表明:输电线对塔的影响表现为系统刚度矩阵和质量矩阵改变的双重效应;输电塔频率随输电线档距的增大而降低,但其不受输电线垂度的影响;总体而言,输电线对输电塔出平面频率影响显著,对在平面影响较小;绝缘子长度增大会使输电塔频率略有降低,塔线体系需要考虑绝缘子的影响。     

输电塔塔身斜材埃菲尔效应研究

本文结合某500kV双回路直线塔,分别利用英国BS8100规范、我国高耸结构设计规范和电力行业杆塔结构设计规范的方法对其塔身斜材埃菲尔效应进行计算和对比分析。同时,以三个实际工程为算例,建立了塔线耦联体系有限元模型,计算得到了塔架各杆件在模拟风场中的内力时程,得出了塔身斜材埃菲尔效应的分布规律和特点。,以及对于塔架的塔身斜材,采用折减系数法设计计算是偏于安全的结论。同时,为简化铁塔计算,建议在工程设计中塔身斜材内力一般可取主材内力的3%。     

钢管组合大跨越输电塔线体系简化模型研究

利用有限元分析软件ANSYS建立了钢管组合大跨越输电塔线体系有限元分析模型,采用子空间迭代法得到了单塔结构的前18阶模态和体系的前600阶模态,通过对比分析,定性地得到了导地线在侧向(X向)和纵向(Y向)施加给铁塔的刚度耦合效应。同时推导了塔线体系的理论简化计算公式,得到了比较实用、直观的等效刚度模型。最后通过引入适当的等效刚度系数,分析了输电塔线体系简化模型的动力特性,一定程度上验证了简化模型的合理性。分析研究进一步揭示了导、地线对输电塔的耦合作用规律,对输电塔的抗震、抗风设计有一定参考意义。     

大跨越输电塔线体系的风荷载模拟及耦合风振研究

根据输电塔线体系在风荷载作用下的破坏特点,采用ANSYS有限元软件建立"两塔三线"钢管塔线体系的空间杆梁混合有限元模型,其中主要钢管构件和绝缘子串采用Beam 4梁单元,横撑和斜撑钢管构件采用Link 8杆单元,导、地线采用Link 10索单元;采用Davenport风谱,并运用基于功率谱密度函数的谱表示方法,考虑风速时程的时间和空间相关性,模拟生成了输电塔、导地线的脉动风速时程;在时域内分析输电塔线耦合体系模型在风攻角分别为0°、45°和90°的风振反应,得到输电塔、导地线的位移和加速度反应;讨论输电线对输电塔线体系的影响,得出一些重要结论,对输电塔线体系的抗风设计具有一定的参考价值。     

大跨越输电塔线体系风振响应的时域分析

以规划中的世界第一高塔-舟山大跨越输电塔为工程背景,建立了塔线耦合体系的空间有限元模型,对体系的风振响应进行了时域分析,同时对输电塔线体系进行了气动弹性模型的风洞试验。通过理论计算和试验研究,将输电塔的响应分解为共振分量与背景分量,并分别考虑了输电线对这两部分分量的影响。针对背景与共振响应各自的特征,进一步提出了塔线体系的简化计算方法:背景分量的计算可以应用准静态假定,采用方差分析法得出;将塔线体系等效为悬吊摆系统,从而简化了共振分量的计算。上述两部分计算结果相叠加,即可得到塔线体系真实的风振响应。     

大跨越输电塔线体系动力特性及风振响应

以正在建设中的世界第一高 3 46 5m的输电塔———江阴大跨越为工程背景 ,建立了考虑输电线、绝缘子和塔架耦合的两塔三段线分析模型 ,用非线性有限元分析方法对大跨越塔线体系进行了风振响应分析 ,并进行了气动弹性模型风洞试验。通过理论计算和试验研究 ,指出输电线对塔架的自振频率影响较小 ,而结构体系风振响应分析则应考虑塔线耦合影响 ,提出的分析方法和得到的结论可供实际工程抗风设计参考     

输电塔平均风荷载数值模拟研究

对几个典型的输电塔试验模型所受的平均风荷载进行了CFD数值模拟,并将数值模拟结果与风洞试验结果进行对比,结果表明,基于Fluent的标准k—ε湍流模型对于格构塔式结构可以获得较好的数值模拟结果,利用CFD方法可以较好地模拟输电塔结构的平均风荷载。     

输电塔线体系动力特性及其风振响应的分析

利用有限元软件ANSYS,对实际工程中的某一直线塔分别按照角钢塔。钢管塔两种不同杆件形式建立空间非线性有限元模型,对比分析了单塔及塔线体系的动力特性,探讨了角钢塔与钢管塔动力特性的差异。对单塔和塔线体系模型进行风振响应时程计算,并对位移,加速度响应进行了对比分析。研究表明:角钢塔1阶振型频率较钢管塔高,但高阶振型频率较钢管塔低,输电塔单塔模型各阶振型频率与塔线体系模型差别不大,进行动力特性分析时,可直接按照单塔模型计算;但要对塔线体系进行风振响应分析时,应按照工程实际情况,建立一个完整的耐张段来分析。     

输电塔线体系风雨荷载计算理论及耦合失效评估研究进展

我国沿海地区台风登陆频繁，现有台风致输电线路失效案例中，大部分原因归结于强风的影响，而涉及雨荷载影响的研究不足。为此，系统总结了国内外研究团队在风雨耦合效应领域的研究进展，包括根据风速和降雨实测数据，提出了不同时间分辨率的降雨强度转换模型，进而建立了风速-降雨强度联合概率分布模型，揭示了风速和降雨强度的耦联关系；基于拉格朗日粒子运动方程，揭示了单雨滴运动状态演变机制，提出了风雨速度比概念，明晰了雨滴水平速度大于相应位置处风速的发生机理；从雨荷载的作用机理出发，总结了两类雨荷载作用模型，即碰撞力模型和气动力模型，并详细介绍了计算方法及风洞试验验证；建立了风雨耦合作用下输电线路易损性及失效概率计算方法。现有研究表明：工程结构的倒塌破坏往往发生在几分钟甚至几十秒内，在计算风雨耦合效应时，应考虑短时距的瞬时降雨强度；考虑风雨耦合多灾害作用时，工程结构的失效概率显著高于风荷载单独作用情况；不同地区具有显著的气候差别，应根据当地的实测气象资料建立风雨联合概率分布模型加以分析。     

转角输电塔脉动实测与分析

高压输电塔-线体系是一种复杂的空间塔线耦联振动体系,对其精确计算十分困难,位于转角处的输电塔受力性能更为复杂。通过对一呼高为24m的干字形转角塔进行现场环境脉动测试,分析出该转角塔前几阶频率、振型、阻尼比等动力特性参数,得出转角塔的主要振动形式为扭转振动及纵横向的耦合振动。由于转角塔横担上下结构刚度差别较大,地线支架部分鞭梢效应明显。     

窄基角钢输电塔塔线体系风振响应分析

窄基角钢输电塔具有小根开、高柔度的特点,其与输电线组成耦联体系兼具了大跨度的特征,风振效应十分明显。为更好地了解其风振响应特性并简化其计算模型,利用ANSYS有限元软件建立了直线型一塔两线、三塔两线两种塔线体系模型,对其动力特性和风振响应情况进行了比较,并以此为基础对不同布置形式下小转角塔线体系的风振响应进行了对比分析。研究结果表明,一塔两线模型具有足够的计算精度,可以作为简化的计算模型应用于实际工程。对具有小转角的塔线体系而言,布置形式对其风荷载作用下结构的稳定性影响不大。     

输电塔线体系下击暴流风致倒塌研究

为探索下击暴流作用下输电塔-线体系连续倒塌的性能,文中采用容量需求比（DCR）为构件破坏准则的输电塔-线体系连续倒塌动力仿真分析方法。模拟了下击暴流风场,并运用LS-DYNA对非稳态下击暴流下的输电线路连续倒塌进行数值模拟,对输电塔的倒塌过程、杆件失效路径、DCR等指标开展分析。结果表明塔脚辅助材、交叉斜材和塔腿主材依次破坏,并导致输电塔倒塌,方法可以有效模拟塔-线体系的连续倒塌过程,揭示输电塔的倒塌机理及薄弱部位,为输电塔-线体系抗倒塌设计提供理论支撑。     

输电塔风振响应研究

本文基于Matlab采用Davenport风速谱对大气边界层的脉动风速进行了模拟,并通过一具体的工程实例,采用Ansys分析研究了不同风场湍流度和结构阻尼比对输电铁塔风振响应的影响,同时计算了结构的风振系数。计算结果表明,风场湍流度和结构阻尼比对输电塔的风振响应有不同程度的影响,计算时应考虑两者的综合效应;按我国规范计算的结构风振系数小于美日规范。     

特高压输电塔脉动风场模拟分析

运用谐波合成法对输电塔线体系进行了顺风向脉动风场模拟,通过对模拟脉动风的功率谱与目标功率谱的验证,指出该方法能准确有效的模拟出符合要求的随机变量。