海岛大跨越输电塔线体系风振响应及风振系数北大核心CSCD

以2020年"黑格比"台风中倒塔的海岛大跨越塔线体系为研究对象,分析了"黑格比"台风对洞头海岛电网的影响,采用Ansys建立了裸塔及塔线体系的有限元模型,分析了裸塔和塔线体系的动力特性。其次,结合现有规范开展了输电塔线体系风荷载静力加载及脉动风速时程拟合方法研究,分别开展了0°、90°等风向角下静力分析和动力时程分析,得到了裸塔、塔线体系中输电塔位移、主材应力静载响应和风振响应,不仅对比分析了裸塔、塔线体系输电塔的风荷载静载效应与考虑脉动风的风振响应,还对比了不同风向角对输电塔风载效应的影响。此外,还采用频域分析方法开展了输电塔风载效应的功率谱分析,进一步揭示了脉动风的荷载效应及导地线的耦合效应。最后,基于输电塔位移响应开展了裸塔、塔线体系输电塔的位移风振系数分析。研究及其相关结论对今后开展输电塔抗风设计、加固具有重要的参考价值。     

干字型输电塔线体系风致响应研究

研究了干字型输电塔线体系的风致响应问题。首先基于杆系有限元理论建立了输电塔线体系的三维有限元模型,该模型考虑了输电塔和输电导线的动力耦合效应。基于随机振动理论模拟了输电塔线体系的多维脉动风荷载,并形成总风荷载时程。分析了输电塔线体系在强风作用下的风致响应,为输电杆塔的抗风防灾提供参考。     

输电线路风荷载耦联机制的气弹性风洞试验研究

强风作用下输电线路的风致破坏时有发生.塔–线耦联体系的风振响应已成为输电线路风致灾变研究的关键问题.该文通过输电塔–线体系完全气弹模型风洞试验,开展了输电线路风荷载耦联机制的研究,从响应的统计特性、功率谱分布以及风振系数等方面出发,对比分析了单塔及塔–线体系在不同风向角和风速下的风振响应的变化规律.试验结果表明:塔–线...     

500kV长江大跨越输电塔风振系数研究

大风是大跨越输电塔设计的控制工况,而风振系数是跨越塔风荷载计算的重要参数。该文以在建的世界最高输电塔为研究对象,建立385m高、500kV大跨越输电塔的单塔和塔线耦合模型,通过模态分析计算单塔和塔线体系的动力特性。按照结构随机振动理论,推导了种典型风速谱下跨越塔共振响应分量的数学表达式,采用频域方法分析了风速谱类型、结构阻尼比、峰值因子、湍流积分尺度和脉动折减系数对跨越塔风振系数的影响规律。以Davenport风谱为目标谱,通过非线性时程分析计算跨越塔单塔和塔线体系的风振响应,基于有限元计算结果确定跨越塔各风压分段的风振系数和风振系数整塔加权值。将按照频域方法和时域方法得到的风振系数计算值与现行规范值进行对比分析,提出跨越塔风振系数计算方法和取值建议。     

考虑脉动风荷载作用的大跨越输电塔线体系风致响应分析

为了掌握脉动风荷载作用下大跨越输电线路风致响应特性,以某500 kV三跨耐张段大跨越输电线路为研究对象,建立了输电塔线体系空间有限元模型,采用谐波叠加方法模拟输电塔线体系脉动风荷载时程,叠加静风荷载作用,研究了风荷载作用下单塔及塔线体系的模态动力特性,分析了不同风向角风荷载作用下塔线体系风振响应时域特性,并与单塔风致响应进行比较,获得了最不利风向角度,探索了不同风速作用下单塔及塔线体系最大位移和应力变化规律。结果表明,与单塔相比,塔线耦合体系具有较强的柔性,其模态的低阶振型主要表现为导线的振型;输电塔和输电线风振响应均以一阶振型为主;塔线耦合效应对塔线体系风振响应的影响较大,不同风向角风荷载作用下塔线体系风振响应均大于单塔,塔顶位移增大明显;塔线体系的最不利风向为垂直于导线布置方向;输电线路设计时建议考虑塔线耦合效应的影响。     

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.     

双回路窄基铁塔的风振响应分析

以江苏省无锡供电设计院设计的220 kV窄基直线塔为工程背景,运用ANSYS有限元软件建立输电塔有限元模型.根据谐波叠加法,运用MATLAB对输电塔结构进行脉动风速模拟.在风荷载作用下,对输电塔进行风振响应分析,主要分析了输电塔塔底主材轴力以及塔顶位移.     

杆塔基础沉降对输电塔线体系风振响应的影响研究

输电塔是高柔度的风敏感结构，若输电塔地基不均匀沉降后再遭遇台风侵袭将对输电塔安全性造成严重危害。为评估地基沉降对输电塔抗风能力的影响，建立了输电塔线体系耦合有限元模型，对比分析了台风作用下不同地基倾斜角度下输电塔线体系风振响应、风振系数和主材应力变化规律。研究表明：相同的倾斜角度下，横线向倾斜较顺线向倾斜风振响应均方根值增加明显，最大增幅为40%；地基沉降所导致的结构倾斜，会导致风振系数超过规范值，最不利情况会导致风振系数超过规范值9.6%；压应力变化规律与风振系数变化规律一致，倾斜5°工况下压应力增加最大，较未倾斜时塔腿压应力增加了16.1%。研究成果对台风多发地区输电塔抗风评估及安全运行具有重要的参考价值。     

海岛大跨越输电塔线体系风振响应及动力失稳分析

跨海输电塔线体系具有铁塔高、跨度大、风速大、恢复困难等特点,是岛屿电网的关键薄弱位置,尤其受台风等灾害天气影响严重,为进一步认识跨海输电塔线体系的风振响应特点和强风作用下的铁塔风致失稳特征,以温州洞头某线路典型跨海段（耐—直—直—耐）线路为研究对象,采用ABAQUS软件建立该跨海段两塔三线有限元分析模型。首先分析导线、裸塔及塔线体系的动力特性参数,然后开展不同风向角下的风振响应分析及位移风振系数计算,最后,采用增量动力分析方法（incremental dynamic analysis,IDA）模拟强风作用下考虑塔线耦合效应的铁塔非线性倒塌过程。研究表明：大跨越导线、地线对输电塔在不同风向角下的风振响应影响存在差异,0°风向角下,大跨越导线、地线增大体系的阻尼,降低风振响应;90°风向角下,大跨越导线、地线在横向风作用下产生较大面外位移,增大塔线体系的风振响应;强风作用下,输电塔斜材相较于主材更容易发生动力失稳,引起结构内力重分布,使得塔身中上部受力集中,最终导致输电塔发生渐进式倒塌。     

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。     

窄基输电铁塔风振系数取值探讨

为研究高度与根开之比大于6的窄基角钢塔风振系数的计算方法,以昆北换流站接地极线路工程鸡街极址附近一直线塔为研究对象.基于谐波叠加法模拟风荷载时程,在ANSYS中建立输电塔有限元模型,进行输电塔风振响应时程分析,由加速度响应计算风振系数.经分析可得出结论:DL/T 5154—2012《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》的取值不适用于该铁塔.     

1000kV汉江大跨越输电塔线体系三维脉动风场模拟

对1000kV汉江大跨越输电塔线体系进行风振响应分析,有必要考虑不同方向的随机脉动风速对体系产生的整体作用。谐波合成法是一种精度较高且无条件稳定的随机过程模拟方法,在单维多变量随机风场合成方法的基础上,引入了纵向与竖向脉动风速的交叉谱的影响。经过对模拟样本的谱密度函数、相关函数检验验证,该方法能准确有效地模拟出符合要求的多维多变量随机样本。为汉江大跨越输电塔线体系的三维风振响应分析提供基础。     

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。     

基于谐波合成法的输电塔线体系风致响应分析

输电塔线体系由于具有大跨、高柔的特性,在风荷载的作用下容易产生较大的振动,对风荷载的作用比较敏感,因此风荷载是输电塔线体系极其重要的设计荷载,起着决定性作用。文章基于脉动风的基本特性和Davenport风速谱,提出了时域法中基于按时间抽取的快速傅里叶变换技术改进的谐波合成法,然后对输电塔线体系的脉动风场进行了仿真,结果表明,仿真的脉动风速与实际风速一致,仿真的风场符合脉动风的空间相关性规律,计算效率得到了提高。     

±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。     

脉动风作用下输电塔线体系抗风性能研究

为了提升输电线路安全性,以某110 kV输电线路大风引起的铁塔倒塌事故为例,用通用有限元软件建立输电塔线体系有限元模型,分析脉动风荷载作用下铁塔的极限承载力,判断输电塔在风荷载作用下的薄弱部位。结果表明,塔线体系在平均风速达到27.5 m/s时铁塔发生破坏,此时塔身第三段受压侧主材处出现明显失稳变形,在抗风加固设计时应予以重点考虑。     

输电塔-线体系的舞动及风振控制

输电塔-线体系具有高柔特点,风振作用显著,为了研究输电塔-线体系的舞动机理和优化输电塔风振控制方案,基于ANSYS建立了输电塔-导地线-绝缘串的塔线耦合体系非线性有限元模型,提出了采用重启动技术进行覆冰导线的水平、竖向、扭转3方向舞动和输电塔风振分析的方法;编制了风速场模拟程序,进行了输电塔-线耦合体系的舞动及风振仿真...     

橡胶铅芯阻尼器控制下输电塔风振响应研究

以云广±800 kV 特高压直流输电工程为研究背景,结合工程的特点,研究了橡胶铅芯阻尼器控制下输电塔的风振响应。将橡胶铅芯阻尼器平行于角钢并联安装于塔架上,对其具体构造进行了初步设计。采用时程分析方法,针对4 种阻尼器布置方案计算了单塔和输电塔-线体系的风振响应。结果表明：采取塔头横担以上部分边缘杆件加阻尼器的措施减振效果最好。动风作用下塔-线模型的减振效果略好于单塔模型,在计算输电塔风振响应时,应当采用输电塔-线体系的模型。     

修正Von—karman谱输入的输电塔结构脉动风数值模拟

针对强风作用下输电塔结构的振动形态,充分考虑脉动风的空间相关性,采用修正的Von—karman谱模拟脉动风荷,并引入快速傅里叶变换技术构建输电塔结构的脉动风速时程,得到结构的节点位移及加速度等时程曲线。完成了对输电塔结构的风速时程分析,结构振动情况与实际相近。     

1000kV特高压输电塔线体系风荷载传递机制风洞试验研究

为研究输电塔线体系的风荷载传递机制,以皖电东送淮南—上海输变电工程1000kV特高压送电线路中的直线钢管塔为设计原型,在同济大学TJ-3风洞试验室进行了输电塔–八分裂导线五塔四线耦联体系完全气弹模型风洞试验,测得了体系的加速度和位移响应。采用光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感器,测得了塔身主材、导线及绝缘子在风荷载作用下的动应变。通过对不同风攻角、流场及风速工况下塔线体系动力响应数据的统计与分析,总结出了导线、绝缘子和输电塔风致振动规律;通过功率谱密度分析,揭示了输电塔线耦联体系的风荷载传递机制。研究结果表明,塔线体系风致振动呈现强非线性耦合作用,导线及绝缘子的振动对输电塔具有重要影响,随着风速的增加,导线高阶振型对能量的贡献增大。