地表水平变形对高压线铁塔的影响研究

以采动影响下高压线铁塔为原型,采用数值模拟方法对地表水平变形与铁塔内力和变形的关系进行了研究.分析了高压线铁塔在不同地表拉伸、压缩变形影响下铁塔内力和位移的变化规律.研究表明,随着地表水平拉伸变形值的增加,高压线铁塔内杆件的轴向压应力和拉应力均呈二次方关系增加;随着地表水平压缩变形值的增加,高压线铁塔内杆件最大压应力和最大拉应力均呈对数关系递增.地表拉伸变形对高压线铁塔的影响大于地表压缩变形的影响;地表水平变形对高压线铁塔倾斜度及横担歪斜度影响相对较小.     

地下开采后送电线路铁塔的受力性能研究

根据煤矿采动区地表变形现场实测参数,建立了合适的数值计算模型,考虑工作面推进方向与线路方向之间的相互关系对送电线路铁塔受力性能的影响,对地下开采引起的地表变形在既定送电线路铁塔内产生的附加内力和附加变形规律进行了研究。研究结果表明:不同的工作面推进方向,送电线路铁塔由不同的极限状态控制。借助足尺寸铁塔试验,得出了杆件内力的实测值,并与数值计算值进行了比较,两者吻合较好,验证了数值计算的可靠性。     

采动引起的地表变形对框剪结构的影响

利用通用有限元计算软件ANSYS进行分析,采用固定支座模型,人为地给柱脚支座以支座沉陷,以此模拟不均匀沉降.对框剪结构在采动引起的3种不同地表变形作用下进行了计算,得出了结构在不同地表变形作用下,上部结构内力的变化及分布规律.为研究采动影响下地表变形对建筑物的影响提供参考.     

不同原岩应力下厚度对急倾斜矿体开采岩移规律的影响

为研究不同原岩应力环境下厚度对急倾斜矿体开采岩体移动规律的影响,基于三维离散元软件3DEC,对比分析了自重应力和构造应力(σ_h/σ_ν=1.5)条件下,五种不同矿体厚度开采引起的地表与围岩移动变形规律.结果表明:在两种不同原岩应力环境下,围岩与地表移动量及采动影响范围均随矿体厚度的增大呈非线性增加,但是二者在地表沉陷盆地形态及变形速率、采空区围岩移动特征、变形影响范围等方面存在较大差异.原岩应力场中作为特征量的最大主压应力的方向对岩体移动行为的影响是引起这种差异的根本原因.     

采动区建筑物地基反力分布规律

基于相似模拟试验、现场实测、数值模拟及理论分析，系统研究了采动区建筑物地基反力分布规律，获得了地基反力与建筑物所处的位置、刚度、长度、地基系数、开采厚度的关系：1)位于最大曲率点附近时，地基反力最大，位于最大下沉和倾斜点附近时，地基反力较小；2)地基越软弱、建筑物长度越短，地基反力越小；3)采动区建筑物地基反力大小是有限的，这些认识和结论为采动区建筑物保护和设计提供了理论基础。     

采动区建筑物下保护煤柱开采优化设计研究

采用岩层移动角进行留设保护煤柱的传统方法,增大了保护煤柱呆滞量,造成了煤炭资源的巨大浪费.为了探讨综放开采条件下保护煤柱留设的最优尺寸,基于潞安矿区王庄煤矿的地质采矿条件,提出了根据建筑物采动损害允许的临界变形值进行优化设计保护煤柱的新思路.按照概率积分法,预测计算开采工作面位于不同停采线位置时保护煤柱留设的合理尺寸,分析了不同开采方案下建筑物所受采动的影响面积、地表下沉程度及倾斜变形、拉伸变形等地表移动变形对建筑物采动损害的影响程度.通过11个方案的分析比较,结合经济与社会效益,给出了建筑物下保护煤柱留设的最优方案,为综放开采条件下建筑物压煤开采提供了科学依据.     

建筑物载荷作用下采动残余空隙区变形机理与探测分析

为了分析建筑物载荷作用下采动残余空隙区失稳机理,建立了采动残余空隙区覆岩结构稳定条件。分析结果表明:建筑物附加应力作用下采动残余空隙区岩块的下滑力增大,而抗滑力基本不变,岩块容易表现出滑落压密下沉。结合义马某矿采动塌陷区地表建筑损坏情况,采用高密度电阻率层析成像技术,确定了采动残余空隙区的分布范围,通过计算残余空隙区附加应力值,分析了造成建筑物不同损害程度的原因。采动残余空隙区失稳机理及探测数据表明:采动残余变形与所受附加应力的大小相关,附加应力随埋深增加而递减,采动残余空隙的分布深度及承受的建筑物附加应力值是判断其是否再次失稳的依据。     

村镇砖混住宅抗采动变形的结构保护体系研究

以二层三开间砖混结构住宅为研究对象,在地表土移动对基础底面的作用机理研究成果基础上,对地表发生采动变形,特别是曲率变形的情况,采用有限元方法分析了无抗采动结构保护措施建筑物的破坏机理,以及现有抗采动变形措施的保护作用与机理．在分析结果基础上,提出了以经济、安全为目的的抗地表采动变形的结构保护体系．     

受水平拉伸位移作用的地基模拟试验研究

通过使用采动变形模拟试验台进行模拟试验，阐述了在水平拉伸位移作用下，模型的地基顶、底面水平位移之间的对应关系，证实了地基反力不随地基底面不均匀水平位移的变化而变化的规律．这项试验成果，为采动变形模拟试验台的应用打下了基础，为采动（空）区房屋的试验研究工作开辟了新途径．     

深井巷道围岩应力及变形规律的数值分析

采用非线性有限元法，对深井巷道围岩应力及变形状态进行了数值计算．分析了巷道埋深、围岩性质和断面形状对围岩变形的影响．结果表明：当巷道埋探小于某一临界深度时，巷道周边围岩移近量随巷道埋深增加呈线性增加；当超过临界深度时，巷道围岩移近量呈现指数规律增加趋势．围岩变形破坏的临界深度取决于围岩的力学性质及巷道断面形状等因素．     

高压输电塔线体系的地震响应研究

高压输电塔的塔线耦合作用显著,抗震分析时需采用三维有限元方法.本文以2E2-SZ2型220kV输电塔为例建立ANSYS三维有限元模型.通过模态分析,得到单塔和塔线体系的振动特征.在横向地震荷载作用下,对输电塔位移、基底反力及主材内力计算分析,讨论了地震作用对输电塔线体系的影响,提出一些有益结论.     

砂黄土塔基边坡破坏机理研究

以陕北定边县砂黄土塔基边坡为研究对象,通过室内试验手段研究了砂黄土的物理力学特性,并与西安粘黄土的物理力学性质进行了对比。在此基础上,借助有限元软件MIDAS模拟不同工况下塔基边坡的应力应变特征,进而揭示了砂黄土地区塔基边坡的破坏机理。结果表明:砂黄土的天然密度与干密度较低,孔隙比较高,粗粉粒含量较多,摩擦强度明显较大,粘聚力较小;有限元模拟表明,随着影响因素的增加,坡肩拉应力不断增加,坡脚剪应力不断集中,边坡稳定性逐渐减小,最终形成潜在滑动面并发生破坏,其中风荷载和降雨是影响边坡稳定性和应力应变的主要因素。     

高压输电塔的断线分析和断线张力计算

针对高压输电塔的断线张力问题采用有限元方法（FEM）进行分析,建立输电塔、输电线以及地面的有限元模型.利用单元生死方法来模拟输电线的突然断裂,采用摩擦和接触来模拟跌落导线与地面的作用,获得输电塔线体系的断线响应和断线张力,并将断线张力结果与规范、文献中的方法进行比较.分析发现,当紧靠断线档的绝缘子摆幅达到最大时,输电线路的各种响应如绝缘子轴力、输电塔的顺线向剪力等几乎同时达到峰值.在只考虑静力作用的情况下,规范的断线张力数据大于有限元计算结果,基于曲线法的数据和计算结果非常接近;若考虑断线的动力冲击作用,则规范和曲线法的数据均比有限元结果小很多.     

高压线巡检机器人巡检与通讯系统设计与实现

介绍了高压输电线路巡检机器人的远程监控系统和自主巡检扫描系统,采用了串口命令,以及无线局域网和CDMA移动通讯网络相结合的方式,实现了视频图像的智能扫描控制和远距离传输.详细介绍了机器人巡检系统硬件和软件的设计,以及线路杆塔的模型和网络化全球云台摄像机对高压输电线路自主定位扫描,最后通过不同环境的运行试验,表明了该高压线巡检机器人巡检与通讯系统的正确性和实用性.     

绝缘子断裂对大跨越输电线路的动力效应

输电线路中的绝缘子由于外界多种因素作用可能会发生断裂,致使导线跌落,在导线下落过程中将对输电线路产生持续的动力冲击作用.以某大跨越输电塔为例,采用有限元方法建立了塔线模型,并对导线的跌落过程进行模拟.导线在自由跌落过程中存在明显的回弹,动力效应显著,部分杆件如挂线杆将产生较大的峰值应力,关于中轴面对称的杆件将产生摇摆效应.与地面接触的导线在跌落过程中也存在导线回弹现象,构件内力与导线自由跌落时相差不多.从能量角度解析了这两种导线跌落过程,并通过对比验证了导线跌落模拟的准确性.     

考虑张裂缝的地震边坡屈服加速度计算方法研究

传统边坡地震稳定性分析方法鲜有考虑土体拉裂破坏引起的张裂缝。基于极限平衡-拟静力法建立了水平地震力和竖向地震力作用下的力与力矩平衡方程,运用变分理论获得其临界破坏面及其对应的正应力分布,考虑土体没有抗拉强度建立考虑张裂缝的地震边坡屈服加速度的闭合解答。张裂缝的出现会显著降低地震边坡的稳定性,对于垂直边坡将达到50%。当边坡坡度较大时,竖向地震力向下作用获得的屈服加速度更小,当边坡坡度较小时,竖向地震力向上作用获得的屈服加速度更小。     

非线性弹性材料压杆临界力的计算方法

压杆的稳定是一个经典的力学问题,而通常讨论的压杆大多都是假定为理想弹性材料,而非线性弹性压杆的临界力求解问题鲜有论文论述,从压杆稳定理论的完整性以及各种材料的真实应力应变曲线看,有必要对这类问题进行讨论。本文首先指出了非线性弹性材料轴心压杆求解临界荷载时存在的困难,利用压杆在受压下的普遍中性平衡方程式,讨论了临界荷载的一般求解方法。为简化一般求解方法,首先讨论了材料可能出现的各种非线性应力应变曲线,提出了非线性弹性压杆屈曲时截面上应力分布的简化处理原则,并分析指出按简化方法求解的临界荷载是实际临界荷载的上限值,最后提出了临界荷载求解的简化修正方法。     

覆冰输电线路塔线体系的脱冰振动

云南省某 500 kV交流输电线路位于滇东北,在高海拔、重覆冰等恶劣条件下,存在严重的覆冰输电线脱冰振动问题。本文以该输电线路为例建立了考虑输电塔线体系偶联作用的有限元模型,并利用修改密度法进行了脱冰振动分析。分析表明,由于塔体吸收了振动能量,塔线体系的最大脱冰张力和位移均比线体系小,塔体还将将一部分能量传递给了没有脱冰的导线和地线,引起其相应的震动。根据振型特点确定的半跨脱冰会增大导线的振动位移,而对张力影响不大。     

基于恒流场理论的山岩地区输电线路杆塔接地降阻的新方法

为了减少输电线路的雷击跳闸率,基于恒流场理论,提出了一种直接利用输电线路杆塔基础进行降阻的新方法。该方法将特制钢筋笼与相应比例的高效防腐降阻剂结合,对杆塔基础进行集中接地。该装置占地空间少,需要土量少,解决了水平射线因受地形限制而降阻困难的问题。其冲击系数小和冲击电阻小的特性,大大提高了线路的耐雷水平以及供电可靠性。实例和实践结果都表明了该方法的可行性及有效性。