500kV输电塔结构抗冰加固改造方法试验研究

为提高高压输电塔结构在覆冰荷载作用下的极限承载力,寻求有效的结构加固方法,以冰灾中破坏的典型500 kV输电塔为原型,制作了2对输电塔子结构模型,每对均由按原始结构形式设计和以增设横隔面方法进行加固改造的相应模型试件组成.对所有试件进行了模拟覆冰荷载作用下的静力加载试验,对比分析了结构受力过程、破坏模式和极限抗冰承载能力等,考察了增设横隔面对于提高结构受力性能的作用.基于有限元程序ANSYS,采用壳单元建立了加载塔段结构的实体模型,对试验全过程进行了模拟并与试验结果进行了比较.研究表明:横隔面的存在极大地降低了交叉斜撑的面外变形.无横隔面输电塔结构的破坏主要为主材的弯扭失稳,带横隔面结构破坏依然由主材构件的屈曲产生,但其屈曲模态由弯扭失稳趋向弯曲失稳.增设横隔面后,单、双塔段结构极限承载力的提高幅度分别达到了18.3%和17.6%.由于交叉斜撑面外变形对结构整体稳定的削弱效应得到抑制,主材角钢失稳模态中扭转效应对临界承载力的不利影响也被大幅降低,结构受力性能得到了全面提高.从而表明增设横隔面是一种合理有效地提高输电塔结构抗冰承载能力的加固方法.     

强风作用下输电塔结构不确定性倒塌分析

为研究各不确定性因素对输电塔结构抗风承载能力的影响,该文提出一种不确定性倒塌分析方法。首先采用拉丁超立方抽样生成的随机样本建立结构不确定性仿真模型,完成所有不确定性模型的非线性静力推覆分析,采用对数正态分布函数拟合铁塔临界倒塌风速及对应的塔顶位移,进而研究风攻角对结构易损性曲线和倒塌失效路径的影响。研究结果表明,确定性倒塌分析高估输电塔结构的抗风承载力,且风攻角对结构的易损性曲线和倒塌失效路径均有很大影响。     

基于ANSYS的输电铁塔非线性稳定性分析

基于非线性稳定性分析理论,以-220kV真型试验塔为工程背景,按照试验资料运用ANSYS有限元分析软件建立精细化试验塔有限元模型。对覆冰,有张力差最不利试验工况下试验塔进行非线性稳定性分析,探讨输电塔的非线性行为,得出其极限承栽力。分析结果表明,作为高耸结构的输电塔,塔架在破坏前会发生明显的塑性变形,在荷载未超过限值时对输电塔进行监测和巡视对于输电塔的防灾减灾是行之有效的。研究结果为我国输电线路的安全运行提供参考依据。     

输电塔可靠度设计中统计参数研究

为方便分析输电线路杆塔构件可靠度,本文通过计算得到荷载效应统计参数,考虑材料性能不定性、几何参数不定性和计算模式不定性,针对输电塔常用的Q235、Q345和Q390钢材,对4种典型受力构件进行计算得到其抗力统计参数。计算结果可为建立输电塔概率极限状态设计方法提供参考。为方便分析输电线路杆塔构件可靠度,本文通过计算得到荷载效应统计参数,考虑材料性能不定性、几何参数不定性和计算模式不定性,针对输电塔常用的Q235、Q345和Q390钢材,对4种典型受力构件进行计算得到其抗力统计参数。计算结果可为建立输电塔概率极限状态设计方法提供参考。     

大跨越钢管塔采用复合构件时的节点试验研究

以规划中的世界第1 高塔-- 舟山大跨越输电塔为背景, 对采用钢管混凝土复合构件时的节点进行试验研究, 通过有限元计算与试验结果的比较, 表明该结构具有优良的承载能力。     

输电塔线体系非线性地震反应分析

地震对输电塔线的安全运行产生了威胁。选择输电线路工程中常用的5A-ZM4猫头塔为研究对象,利用ANSYS软件建立两塔三线输电塔线体系有限元模型,计算塔线体系的自振频率和振型并分析影响其动力特性的主要因素。选用天津波、EI-Centro波、上海人工波3条典型地震波,通过调整加速度峰值的方法研究塔线体系的位移响应非线性行为以及弹塑性极限状态。分析结果表明,强震作用下塔线体系进入非线性极限状态时,塔顶最大位移主要集中在H/200~H/100（H为塔高）之间;塔身第2至第3横隔之间杆件将率先进入弹塑性极限状态,产生较大塑性变形,使体系表现出较强的非线性特征。     

基于极限承载力分析的覆冰输电塔可靠性评估

针对目前输电杆塔结构可靠性分析存在的难点,将基于有限元非线性屈曲分析得到的结构极限承载力与杆塔可靠性分析相结合,从结构整体响应出发对覆冰作用下杆塔的安全性进行了评估。选取南方某段输电线路为分析对象,建立了该段线路的输电塔-线体系有限元模型并进行分析,找出该段线路的薄弱杆塔。然后,以材料的弹性模量和强度为基础,循环计算得到薄弱杆塔极限承载力的样本,以该样本得到杆塔的极限承载能力的分布类型及其参数。最后运用一次二阶矩法,结合极限状态方程计算了薄弱杆塔在不同工况下的可靠度。实例分析证明该方法避免了基于失效模式法求可靠度带来的困难。     

基于 IPOA-BP 的输电塔复合基础极限抗拔承载力 预测模型

为了实现输电塔复合基础极限抗拔承载力的准确预测,克服传统理论、经验公式误差大,计算慢的问题,提出一种改 进鹈鹕智能算法(IPOA) 来优化BP 神经网络的承载力预测模型。首先,利用SPM 混沌映射、Levy 飞行以及融合非线性惯性 权重因子 w 的正余弦优化策略,对鹈鹕优化算法(POA) 改进;然后,利用IPOA 对 BP 神经网络的权值和阈值参数寻优,得到 IPOA-BP 预测模型;最后,基于验证后的数值试验构建数据集,对 IPOA-BP 预测模型进行训练和测试。结果表明,IPOA-BP 与 POA-BP 预测模型相比,方根误差下降65.75%,绝对平均误差下降65.79%,平均相对误差下降65.60%,可见 IPOA-BP 神经网络能够实现复合基础抗拔承载力较准确的预测,为该类型基础的承载力预测提供了新方法。     

地层移动情况下输电塔架极限承载力的数值计算及防控措施

采用有限元分析软件ANSYS,对钢管角钢组合型输电塔进行了地层移动下的极限承载力分析,根据位移加载数值计算方法,计算了输电塔架的极限承载力。计算结果表明,输电塔架单支座沉降很严重。为增强铁塔自身的抗地表变形能力,除需加大靠近塔腿处的杆件强度外,变坡度处的横隔杆件也应加强,并提出了杆塔基础沉降的防控方案。     

±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。     

输电线路防灾减灾安全销的设计

对型号为5A-ZM4铁塔进行极限承载力计算,确定塔线分离控制荷载并设计出过载保护金具安全销,当导线、地线上的覆冰厚度超过极限荷载所对应的覆冰厚度时,安全销能使塔线自动分离防止倒塔和断线。采用增量加载非线性有限元法计算安全销的极限承载力,与设计的塔线分离控制荷载吻合。通过分析荷载位移曲线知安全销随着荷载的增加由初始的线弹性状态逐渐过渡到极限塑性破坏状态;并判断出安全销的微观裂纹发生顺序和宏观断裂。基于疲劳寿命预测理论,对安全销的疲劳寿命和寿命使用系数进行了预测,计算表明安全销的疲劳寿命达到要求。     

输电线路微型桩基础承载性能的数值模拟

微型桩作为软土地基中的一种新型环保基础,具有承载力高、施工方便、占地面积小等优点,已逐渐在输电线路杆塔基础中得到应用.结合PLAXIS有限元程序数值分析方法,对不同桩长、不同桩身倾角、不同桩间距的微型桩基础的极限承载力进行了研究,给出了单桩的临界桩长、桩身最佳倾角、群桩效应系数的取值标准,为今后的工程设计与应用提供参考...     

腐蚀镀锌输电塔时变承载能力研究

为了研究材料腐蚀作用下输电塔的安全性,通过数值模拟方法结合实验数据建立了输电塔镀锌钢材腐蚀后承载力退化模型。腐蚀效应通过在模型中引入人工腐蚀试验得到的材料力学参数和本构模型实现。在精细化有限元建模基础上对结构各关键点施加风荷载,以逐级加载方法计算不同腐蚀程度的模型关键点和塔腿的最大响应确定结构极限承载力。结果表明,由于腐蚀导致结构质量、刚度下降,输电塔基频随着腐蚀时间的增加不断降低,在镀锌钢材腐蚀周期为1200 h和4200 h时,输电塔承载力分别退化4.2%和5.3%。     

有源滤波器非线性行为分析及其电磁干扰的抑制

对具有结构不稳定性的有源滤波器的非线性问题进行了研究,通过对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件开关过程产生的瞬态电流脉冲的传播过程进行分析,将IGBT器件的控制电压引起的结构稳定问题的抑制转化为该瞬态电流脉冲传播通路的阻断.利用仿真和实验对正激式与反激式开关变换器进行抗干扰能力的研究,说明反激式开关变换器用于有源电力滤波器(APF)的辅助开关电源,更有利于APF对非线性问题的抑制.     

钢管结构无加劲法兰计算方法的试验研究

通过对钢管结构无加劲法兰承力的系统试验,分析了无加劲法兰的变形和受力状态,研究了法兰承载力与法兰盘厚度、螺栓边距、螺栓疏密及偏心距的关系,并提出了合理的螺栓受力修正系数和法兰承载力计算公式。     

随环境条件变化的输电线路输送容量概率建模研究

充分挖掘线路的输电潜能,提高现有电网的输电效率,是当前研究的一个热点。通常输电线路中静态载流量的计算是在保守的环境下获得,未考虑到实际运行环境。而动态载流量的计算是通过对运行环境的实时监测值,即结合实际环境温度、风速等因素,来确定其传输的极限容量,由此可以提高线路的输电效率。本文通过BP神经网络对某地区的历史气象数据进行分析和预测,由于该方法对气象预测效果较好,故将预测获得的数据作为概率模型的源数据,并提出一种基于电流密度函数的概率建模的动态增容研究方法。通过动态增容方法在某地区的应用分析,表明在迎峰度夏时可适当提高输电线路载流量,且可确保输电线路的供电可靠性。     

扩底桩极限抗拔承载力设计方法比较分析

在非饱和及饱和粉土两种不同土质中进行了埋深比分别为1、2、3、5 四种的扩底桩抗拔大尺寸模型试验,得到了桩头荷载-位移曲线,通过s-logt 法确定各桩的极限抗拔承载力,分析了饱和度及埋深比对扩底桩极限抗拔承载力的影响。使用《架空送电线路基础设计技术规定》、《建筑桩基技术规范》中推荐的计算方法及国外相关计算方法,采用原位CPT 测试、考虑非饱和粉土基质吸力的影响及查表得到的土体参数分别对试验桩进行了极限抗拔承载力计算。通过计算结果与试验结果的对比,指出了采用不同土体参数时扩底桩极限抗拔承载力各计算方法的适用性。     

掏挖与岩石锚杆复合型杆塔基础抗拔试验与计算

掏挖与岩石锚杆复合型杆塔基础是输电线路新型基础。开展了掏挖与锚杆基础组合使用的复合型杆塔基础的现场抗拔试验,监测了复合基础荷载位移特性。根据复合基础荷载位移特性和破坏形式,分析了其抗拔承载过程和机理,提出了其抗拔极限承载力计算方法,并将试验与理论计算结果进行了对比验证,二者吻合性较好,研究成果可为复合型杆塔基础设计和工程应用提供依据。