输电塔-线体系覆冰作用非线性分析

在重冰区,高柔大跨越输电塔-线体系在覆冰、风载等作用下具有强烈的耦合特性和非线性特征。推导了绝缘子、索以及边界条件的刚度表达式,以向家坝-上海±800kV特高压直流输电线路为例,建立了输电塔、导线、绝缘子以及边界条件的简化数值分析模型。对大跨越输电塔－线体系进行了7种工况下的静力非线性分析。分析表明,在导线均匀覆冰及风荷载作用下,铁塔构件的P-△效应较小;在不均匀覆冰工况下,导线不平衡荷载对铁塔产生扭转效应,铁塔受压支座节点和最大悬臂处单元的轴向压力和弯矩具有较明显的P-△效应,应考虑荷载非线性的不利影响。     

导线挡距对转角输电塔承载力性能影响研究

研究了导线挡距对转角输电塔承载力性能的影响。建立了一塔两线的输电塔线体系分析模型,采用NewtonRapshon迭代法进行了塔线体系的几何非线性承载力分析。以某220kV大跨度转角输电塔为实际工程背景,研究了导线挡距变化下结构的非线性承载力性能。进一步进行了导线挡距效应的参数研究,考察了相邻挡距导线的挡距变化对塔身主要受力构件的轴应力的影响。研究表明转角输电塔主要受力杆件的轴向应力随着长导线挡距的变化而发生线性变化。即使对于同一输电塔而言,结构中主要受力杆件的承载力状况存在很大差别。在设计分析评估中有必要针对其具体受力特性进行详细的非线性有限元参数研究以确定各个杆件的不利荷载工况和优化的导线参数。     

覆冰区输电线路弃线措施安全性研究

建立了某山地覆冰区输电线路有限元分析模型,建立了塔线体系在覆冰和弃线措施作用下的结构体系反应分析方法。以我国南方山地覆冰区的某耐张段输电线路为实际工程背景,研究了覆冰后拆除地线对输电杆塔服役安全性的影响。结果表明:覆冰弃线措施可以有效减小输电塔线体系的服役荷载,提高关键杆塔的强度储备和安全性。拆除地线将引起杆塔所受张力减小,其它位置的导地线承载力状况基本不变,变化幅度不超过3%。拆除覆冰地线只能提高输电杆塔的服役安全性,但对导地线承载力影响很小。     

极限强风荷载作用下输电杆塔节点承载力研究

研究了极端强风荷载作用下输电杆塔连接节点的承载力特性。首先基于非线性有限元理论建立了输电塔线体系的分析模型,随后采用随机模拟方法建立了输电塔线体系强风荷载模型和荷载模拟方法及输电塔线体系风致响应的分析方法。进一步地建立了输电杆塔连接节点的精细化有限元模型及其承载力的非线性分析方法和非线性迭代收敛准则。以南方沿海地区某实际输电线路为工程背景,研究了极端强风荷载作用下杆塔节点的承载力特性。结果表明:极端强风荷载作用下输电塔发生损伤破坏,此时连接节点处也进入塑性,其承载力也表现出了非线性特点。     

输电塔覆冰倒塔的屈曲分析

以某60 kV线路中的一组自立式3560ZGu2输电塔塔架为计算对象,利用大型有限元软件SAP2000对不同呼称高度的覆冰输电塔结构进行了屈曲分析.计算出了输电塔屈曲的临界覆冰厚度以及输电塔覆冰屈曲的临界风速值,定量分析了最大垂直档距和地面类型的影响.研究表明,风荷载是输电塔失稳破坏的不可忽视的原因,随着呼称高度的增加...     

覆冰输电塔线体系风振响应数值模拟

输电塔线体系对风作用敏感,在冻雨区要考虑风和覆冰的共同作用.以常用输电塔5A-ZBC2为基础,综合已有资料,建立了输电塔线体系的覆冰模型.应用随机风振响应分析方法,分析了不同覆冰厚度和不同风速下的输电塔线体系的风振反应.结果表明:风速越大,随着覆冰厚度增加,塔顶位移最大值增大速度加快,脉动风作用效应明显;在较低风速下,随着覆冰厚度的增加,不平衡张力增大很不明显,而在较高风速下,随着覆冰厚度的增加,不平衡张力增加迅速;不均匀覆冰是导致输电线路不平衡张力迅速增加的主要原因;我国电力行业标准中关于纵向不平衡张力的取值偏于不安全,考虑覆冰和风荷载共同作用时应提高断线工况下不平衡张力设计值.     

覆冰输电塔—线体系的抗风加固设计

输电塔-线体系为高耸柔性结构，易受风荷载与覆冰荷载的影响。随着设计标准的提高，一些运行时间久、建设标准低的老塔需要维护，同时新建塔缺少抗风抗冰结构加强性设计指导。文章以某220 kV猫头型输电塔塔线耦联体系为研究对象，运用有限元模拟结构在风冰耦合工况下的运行状况，结果表明：输电塔-线体系在风载冰载作用下杆塔的挂线点、塔身中部、塔腿主材可能出现局部破坏。针对这一系列杆塔安全性能不足的问题，可采用增大主材截面与添加横格的措施对结构进行加固。运用弧长法分析加固前后输电塔的静力承载能力，得出以下结论：加固塔腿主材经济有效；添加横格安全性能提升最大；加固塔身主材耗材多且效果差，为最不理想方案。     

输电塔在大风覆冰下的可靠度分析

以覆冰厚度和风速为随机变量,基于蒙特卡洛法模拟分析了不同条件下的输电塔可靠度。基于响应面法拟合了输电塔的一次和二次功能函数,利用功能函数得到可靠指标与相关系数的关系式。另外将基于Copula函数的尾部相关性概念引入到风速与覆冰厚度的相关性分析中,并与结构的可靠度分析相结合。结果表明:风速和覆冰厚度的增加都会降低输电塔的可靠性,并且风速是输电塔可靠性的敏感因素。考虑大风与覆冰的负相关性会提高输电塔的可靠性。在覆冰出现极大值的情况下风速出现极大值的概率可达到5%,需要在设计时引起注意。     

酒杯塔塔线耦合体系覆冰导线舞动分析

采用非线性有限元分析方法研究了塔线耦合体系覆冰导线舞动的规律及特点,以及输电线舞动对酒杯塔受力及变形的影响发现绝缘子的布置型式对覆冰导线舞动的幅值及规律有很大的影响;由于塔线耦合的作用,左右跨的各相导线在具有相同覆冰厚度、形状以及受相同气动载荷情况下,所形成的舞动幅值及相位存在差异,从而导致输电线作用在塔上的力沿各方向分力不平衡,导致输电塔产生沿导线方向侧弯变形、与导线垂直方向侧弯变形以及横担的扭转变形;在导线舞动过程中输电塔的最大应力交替出现在塔头刚度较弱的部位.     

山区输电塔线体系覆冰断线效应研究

采用索单元和梁单元模拟输电导线和结构杆件,基于非线性有限元理论建立了塔线体系在覆冰荷载作用下的断线效应的评价方法。以南方某重覆冰山区的实际两塔三线输电线路为工程背景,研究了不同覆冰断线工况下塔线体系动力响应的特点。结果表明:山区输电线路的覆冰断线效应显著。塔底部分主材杆件已经超过了其强度极限并已进入塑性阶段。而塔顶地线位置的部分杆件应力虽然没有进入塑性,但强度储备已经较小。因此,在山区应充分考虑覆冰的灾变效应,即便不是严重覆冰也有可能引起严重的灾变事故。     

风载对某传输塔影响的研究

首先通过MARC软件建立传输塔模型,并对其进行模态分析,求出结构的基本自振周期;然后,利用MARC软件求出传输塔在只承受自重和电缆载荷情况下的应力和位移,并找出危险点;最后,将传输塔分层,根据风载荷的计算机理和有限元理论,用MARC软件对传输塔在各级风载荷作用下的情况进行静力分析。根据应力、变形情况观察危险点,并将在各级风载作用下的结果与无风载荷时进行比较,得出结论。     

大跨越输电塔电梯井道在静风载荷下的受力分析

以某大跨越工程为背景,利用ANSYS有限元分析软件对大跨越输电塔及其电梯井道进行了受力分析,得到电梯井道在承受风载荷情况下的受力及变形情况,结果验证了此大跨越塔的设计符合规范的要求.     

基于蒙特卡洛模拟法的输电塔架结构可靠度分析

为进一步研究输电塔架结构可靠性问题,以可靠度基本理论为理论基础,利用MATLAB软件中多项式稳健拟合工具对考虑风荷载和覆冰荷载下的功能函数进行拟合,得到了塔架结构失效的功能函数。拟合结果表明,塔架的最大位移随着风速和覆冰厚度的增大而增大,且风速较覆冰厚度在塔架可靠度分析中具有更高的敏感性。然后,基于蒙特卡洛模拟法计算不同工况下输电塔架结构的可靠度。最后,分析了变量相关性,发现随着相关系数的增大,可靠指标减小,且两者呈线性关系。     

基于疲劳累积损伤的输电塔结构剩余寿命估算

建立了风力作用下输电塔结构剩余寿命的估算方法。由于输电线塔体系存在高度的非线性,因此本方法基于疲劳累积损伤的基础理论,通过分析模拟风荷载作用下的三塔两线有限元模型,获取结构构件实时累积损伤,然后依据实时累积损伤对输电塔结构服役期间每年度对应的剩余寿命进行估算。仿真分析表明,该方法可有效解决输电线塔结构的剩余寿命估算问题。     

覆冰对某输电塔影响的研究

覆冰对输电塔的影响是通过整个输电线路上各方面因素共同作用的。不同的档距、高差、转角以及风载等因素都会使覆了冰的输电线路的稳定性遭到破坏,从而引起输电线拉断及铁塔倒塌。通过MSC．MARC软件建立了输电塔模型,根据覆冰载荷的计算机理,得到不同档距、转角及风速条件下,输电塔在各个冰厚载荷作用下所产生的等效应力以及输电线所受的拉力,并将各个冰厚载荷作用下的结果进行分析比较,总结出倒塔的主要原因。     

输电自立塔多塔腿有限元分析

对输电自立塔建立桁架有限元模型进行几何非线性的分析.针对输电自立塔自身结构的特点,在进行多塔腿分析时,对总刚度矩阵的集成提出了一种全新的方法:保留总刚度矩阵中相同的部分,将不同的部分进行替换,并应用VB与Fortran语言编制了一个分析软件.通过算例表明,在进行多塔腿计算时,计算速度大为加快,计算结果能满足设计分析要求.     

雷暴冲击风作用下高耸输电塔风振响应

基于考虑雷暴移动的冲击风风场模型,将非稳态高斯过程的冲击风脉动风速表达为稳态高斯过程和调幅函数的乘积,联合运用FFT算法和谐波叠加法模拟了冲击风水平方向脉动风速.通过风洞试验得到输电塔风载体型系数.采用准定常假设,并考虑到风向不断随雷暴的移动而改变,提出了作用于输电塔的雷暴移动冲击风风荷载模型.采用Runge Kutta法分析了输电塔在冲击风荷载下的风振响应.针对冲击风过程的非稳态特性,采用多样本统计方法定量分析了输电塔响应动力放大作用,着重探讨了不同尺度的冲击风对输电塔风致响应的变化规律.冲击风尺度变化对输电塔响应影响较大,但对动力放大系数影响不明显.当冲击风的最大风速为60 m/s时,位移动力放大系数为1.4左右.     

基于小波包分析的输电塔螺栓松动损伤识别方法

高压输电铁塔结构健康监测对保证输电线路安全运行具有重要意义,输电塔结构发生破坏时,节点板螺栓首先会发生松脱,有必要对节点板上的螺栓进行损伤识别。用ABAQUS有限元分析软件建立输电塔结构多尺度模型,利用小波包变换,引入小波包能量变化率作为损伤识别指标,提取出螺栓周围测点的动应变数据,对塔腿处一块节点板螺栓松动的不同工况进行损伤识别;以基于物联网技术的传感器为信号传输设备,利用高精度的PVDF压电薄膜应变片为数据采集设备,在实际输电塔结构底部施加激励荷载,提取节点板上测点的动应变对该损伤识别方法进行试验验证。结果表明,该损伤识别指标对测点附近的螺栓松动较敏感,并且在所有测点处的最小值能较好地识别出节点板的损伤程度。     

单斜塔混合梁斜拉桥计算分析与试验

为了解桥跨结构的实际承载能力,研究其在使用荷载下的静、动力性能,针对—（112＋48）m单斜塔双索面混合主梁斜拉桥进行结构受力分析,并进行成桥的静载与动载试验。采用专用程序建立全桥的有限元模型,分析设计荷载下的桥跨结构的荷载效应及其分布。根据桥跨结构的受力特性,针对主跨钢箱梁及边跨混凝土梁以及塔的最不利弯矩截面进行静载试验,测试对应梁体、塔的应力以及梁体、塔顶的位移,并进行斜拉索的索力测试。静载试验结果表明,桥跨结构实际受力状况与计算模式相符较好;静载下主跨钢箱梁,边跨混凝土梁及塔的实测应力相对较低;静载下几何位移基本小于计算值,说明实际桥跨结构具有良好的结构强度与刚度。同时采用脉动法进行自振特性测试,并进行行车、跳车激振试验,动力试验表明桥跨结构动力特性良好。