输电塔线体系在地震动水平-摇摆耦合作用下的响应研究

通过数值模拟对输电塔线体系在地震动水平-摇摆耦合作用下的响应进行了研究。采用有限元程序分别建立了单塔和塔线耦合体系的三维有限元模型,进行模态分析和动力时程分析。对单塔和塔线体系的动力特性和在水平、摇摆和水平-摇摆耦合地震作用下的响应时程分析结果进行了对比研究。结果表明,输电线对输电塔横导线方向和顺导线方向的地震响应的影响不同,将减小输电塔横导线方向的地震效应,而将增大输电塔顺导线方向的地震效应;相比单一水平地震作用,输电塔线体系在地震动水平-摇摆耦合作用下的响应更加显著。对于输电塔等高柔结构来说,抗震设计时考虑地震动摇摆分量的影响是很有必要的。     

多维地震作用下输电塔线体系多质点模型研究

探讨了考虑摇摆分量作用后,在横线向地震作用下,输电塔线体系的等效多质点模型(垂链模型)的合理性。为此,对考虑摇摆分量作用后的塔线体系的多质点模型(垂链模型)进行理论分析,并采用实际输电塔线体系的简化缩尺模型,进行单塔模型、三塔两线模型及单塔悬挂质量模型在水平和水平-摇摆两种地震作用工况下的振动台试验。结果表明:考虑地震动摇摆分量后,在横线向地震作用下,采用输电塔线的等效多质点模型(垂链模型)对输电塔线体系进行等效是合理有效的;输电线对输电塔主体结构的水平位移和加速度响应有一定的减弱效果,考虑摇摆分量后,这种减弱效果将会被削弱。     

非平稳随机激励下高压输电塔-线体系地震响应

为了研究地震动非平稳性对高压输电塔-线体系的地震响应,通过引入均匀调制函数,建立了高压输电塔-线体系非平稳随机地震反应的求解方法.由于地面加速度功率谱采用精细积分的格式,因此计算效率和精度都得到了提高.通过对某220kV高压输电塔-线体系进行地震响应分析,计算了平稳与非平稳随机激励下输电塔和导线的内力及位移反应.计算结果表明：考虑非平稳因素可使导线位移反应增大14.9%~26.8%,导线轴力增大14.9%~48.1%,输电塔的弯矩反应增大8.0%~13.5%.在非平稳随机激励下,考虑行波效应和部分相干效应会使导线的位移和轴力反应明显增大,因此,计算高压输电塔-线体系的地震响应必须考虑地震动非平稳性.     

不对称导线对输电转角塔动力性能影响研究

研究了不对称导线对输电转角塔动力特性的影响.首先基于空间杆系有限元理论建立了输电转角塔的力学模型.然后基于空间索单元建立了输电导线的力学模型.在此基础上组集形成输电塔线耦连体系分析模型.以中国某大跨度输电转角塔为实际工程背景,基于有限元方法考察了该结构的塔线耦连振动效应.进一步进行导线影响的参数研究,考察了相邻导线对输电塔本身振动特性的影响.结果表明,输电转角塔的塔线耦连效应显著,结构的扭转振型受到导线的影响非常显著.因此在转角塔的设计建造过程中,应当充分考虑到导线参数的影响.     

输电塔线体系在多维地震激励下的响应分析

通过数值模拟研究了多维地震激励下高压输电塔线体系地震响应。建立了输电塔线耦联体系三维有限元模型,考虑了输电线的几何非线性特征;依据《电力设施抗震设计规范》选取了不同场地的12条地震记录;利用非线性时程分析方法,分别研究了单维、双向和多维地震激励下输电塔线体系的地震响应。研究结果表明,输电塔线体系在多维地震激励下的响应明显地大于仅考虑单维地震激励,特别是仅考虑竖向地震激励的情况,在分析中忽略地震动的多维性将会低估结构的地震响应。为了得到精确的结构地震响应并更好地进行输电塔线体系的抗震设计,需要考虑多维地震输入。研究结果可为输电线路实际工程抗震设计提供参考。     

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。     

FPS型MTMD在输电塔减震中的应用

输电线路不可避免地穿越高烈度地震区,地震作用不可忽视。FPS型MTMD是一种结构简单、安装方便、限位和复位性能好的减震装置。本文设计了一种质量板在四个球面上滑动的FPS型MTMD减震系统,并安装在某输电塔的横担处。利用有限元软件ANSYS,在考虑了导线的几何非线性基础上,建立了输电塔-导线体系的空间有限元分析模型,并用质量-弹簧单元模拟FPS-MTMD系统,研究减震系统对输电塔线体系的减震作用。结果表明,该装置对输电塔有较好的减震效果,能够有效地减小输电塔的地震反应,为进一步研究和工程应用提供依据和参考。     

土-输电塔相互作用体系下的多维地震分析

通过数值模拟对土-输电塔在多维地震作用下的响应进行了研究。运用有限元软件ANSYS,建立土-输电塔相互作用体系有限元模型,根据相关理论设置粘弹性人工边界。结合土体性质,推导地震波反演公式,对Northbridge地表地震波进行反演,得到基底地震波。将地表地震波施加于刚性地基假定条件有限元模型,基底地震波施加于土-输电塔相互作用体系有限元模型,进行有限元数值计算并对比两者结果。结果显示,在刚性地基假定条件下,地震动摇摆分量对结构的位移和加速度地震响应影响已经非常明显。考虑土-输电塔相互作用后,相较于刚性地基假定,地震动摇摆分量对结构的影响会显著增大,从而可以得出,考虑土-输电塔相互作用,才能真实反映地震摇摆分量对结构地震响应的影响。     

地震作用下输电铁塔非线性动力反应分析

给出了考虑塔架几何非线性和材料非线性的分析方法.采用有限元分析软件ANSYS建立了沈阳地区某输电塔的有限元模型,并对该模型进行了非线性地震反应分析.分析结果表明,输电塔结构考虑导线影响后的动力特性有较大改变,非线性分析结果验证了导线的影响随着档距的增加而增大的结论,但与线性分析结果相比,输电铁塔顶点位移反应有了加大.因而,在输电塔结构抗震设计中,有必要考虑导线影响时的非线性分析.     

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.