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。     

沿海强风区连体高层建筑风致响应研究

开展了强风作用下连体高层建筑风致动力响应的研究。以东南沿海地区某实际高层连体建筑为实际工程背景,建立了塔-廊体系有限元模型。采用子空间迭代法分析了塔-廊体系自振频率及振型特点,采用CFD方法进行了该连体结构的风荷载模拟,并在此基础上进行了塔-廊体系风致响应分析。结果表明：塔楼峰值响应随楼层高度增加而逐渐增大。由于塔楼结构存在一定程度的扭转响应,水平方向上各层不同位置的节点峰值响应存在一定差异。     

下击暴流作用下输电导线的动力响应研究

通过采用Oseguera模型,建立下击暴流的风速模型,同时建立基于三节点索单元的输电导线非线性有限元分析模型。在此基础上以某实际大垂度输电导线为工程背景,采用Newmark-β法研究了输电导线的下击暴流风致响应的的特点和规律。结果表明:在下击暴流风荷载作用下输电导线的动力响应非常显著,输电导线的下击暴流风致效应主要由纵向风荷载控制,其纵向荷载作用所引起的结构动力响应占据了结构总响应的绝大部分。     

风荷载作用下多分裂输电导线非线性响应研究

开展了风荷载作用下多分裂输电导线非线性响应研究,建立了分裂导线的多节点索单元模型,在此基础上基于非线性有限元理论,建立了分裂导线的非线性力学模型,得到了分裂导线的刚度矩阵与受力平衡方程。采用Newton-Raphson法对分裂导线的受力平衡方程进行求解,在非线性迭代过程中建立了位移收敛准则。以沿海地区某实际分裂导线为工程对象,研究了风荷载作用下的分裂导线非线性风致响应。结果表明:分裂导线的风致响应与单导线存在一定差别,其风致响应更加显著。     

横隔面在高压输电塔抗风设计中的作用分析

采用数值模拟方法来研究横隔面在高压输电塔抗风计中的作用问题.具体步骤是:采用考虑随高度变化Kaimal风速谱和Devenport相干函数,并结合谐波合成法数值模拟线路风场;在ANSYS有限元软件中建立不同横隔面配置方式的输电塔线体系的有限元模型,用ANSYS有限元软件分别对模型进行动力特性分析及风致动力响应时程分析;分...     

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。     

横隔面在高压输电塔抗风设计中的作用分析

采用数值模拟方法来研究横隔面在高压输电塔抗风计中的作用问题。具体步骤是：采用考虑随高度变化Kaimal风速谱和Devenport相干函数，并结合谐波合成法数值模拟线路风场；在ANSYS有限元软件中建立不同横隔面配置方式的输电塔线体系的有限元模型，用ANSYS有限元软件分别对模型进行动力特性分析及风致动力响应时程分析；分...     

基于NExT的转角输电塔自振频率实测研究

基于自然激励技术和特征系统实现算法,通过现场实测研究了某220kV大跨度转角输电塔线体系的自振频率。基于有限元理论建立了一塔两线的输电塔线体系分析模型,并考察了有无导线时输电杆塔的动力特性的差异。基于理论分析的输电杆塔振型特点,并结合实际杆塔的构造特点,制定了测试方案和传感器布置位置。通过现场实测获得了结构的加速度响应。基于NExT技术得到了加速度的脉冲响应信号,并在此基础上采用特征系统实现算法进行了各工况下结构体系的自振频率的识别。结果表明,实测结果与理论结果较为吻合。由于导线的存在,结构体系的自振频率发生了一定程度的减小,输电杆塔表现出了较为明显的扭转振动特点。     

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.     

输电线路的风致振动被动耗能控制

研究了输电塔线体系基于摩擦阻尼器的风致振动控制问题。提出了一种适用于高耸输电塔结构风振控制的摩擦阻尼方式，并采用多自由度模型建立了输电导线的动力分析模型。建立了安装有被动摩擦阻尼器的塔线耦联体系的动力分析模型和动力分析方法。研究表明，摩擦阻尼器具有较好耗能能力，可以有效地减小输电塔的风致振动，但其减振效果必须基于优化的阻尼器参数。     

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。     

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.     

台风“麦莎”作用下输电塔风荷载反演

由于输电塔结构外部作用实时测量难度大、数据精度低,可以根据现场测量结构动力特性,以实测动力响应来反演结构的动态荷载。本文利用某输电塔在台风"麦莎"作用下塔线耦联体系的现场风振实测结果,采用基于缩聚串联多自由度模型的荷载反演方法,反演得到输电塔在台风作用下的风荷载分布和地线、导线的动张力时程。     

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。     

基于SSI的干字型输电塔线体系自振频率实测研究

基于现场实测,采用随机子空间方法研究了干字型输电塔线体系的自振频率特点。阐述了随机子空间方法的原理。采用有限元方法建立了干字型输电塔线体系有限元分析模型并研究了塔线体系的耦联振动效应。基于输电杆塔动力特性的特点以及实际结构的构造特点,制定了实测方案和传感器布置方案。通过现场实测获取了塔线体系不同位置和不同方向的加速度响应,基于随机子空间算法确定了结构振动的稳定图并识别了杆塔的自振频率。结果表明:实测结果与理论分析结果较为吻合,塔线体系的耦联振动较为明显。     

基于历史数据拟合的输电线路风振趋势分析与预警

输电线路在台风等自然风载荷作用下,可能产生静强度失效、失稳,或因动应力导致杆塔和导线产生低周疲劳损伤,产生倒塔、断线等后果.基于在线监测系统获取的现场历史数据,采用最小二乘法拟合进行趋势分析,建立线路灾害预警模型.基于.NET平台的C#语言,编制了在线监测与预警软件,实现了杆塔风振、导线风偏等参数的监测,为输电线路的风致倒塔等灾害预警提供了依据.     

风荷载作用下输电塔-线体系不确定性分析

考虑输电塔-线体系结构参数的不确定性并进行倒塌分析,能够更准确地描述整体结构的倒塌过程.分析输电塔-线体系在风荷载作用下的倒塌过程对结构的材料和几何不确定性参数的敏感性;建立输电塔-线体系的倒塌准则,提出整体损伤指标,通过拉丁超立方抽样法建立关于结构参数的不确定模型,统计输电塔倒塌发生的节间及其倒塌概率.结果表明,6个...     

转角输电塔线体系的断线效应研究

研究了某大型转角输电塔线体系在断线作用下的动力效应特点。首先基于三维空间索单元和空间梁单元建立了转角输电塔线体系的分析模型。在此基础上建立了输电塔线体系考虑断线效应的动力分析方法。以中国某220kV大跨度输电转角塔为工程背景,采用ABAQUS软件研究了塔线体系在不同断线工况下的动力响应的特点和规律。结果表明,输电转角塔发生断线损伤所引起的动力冲击效应较为显著。随后导线的轴向应力迅速减小,在经历振荡后塔线体系在新的位置处于内力和位移平衡状态。因此,在转角输电塔线体系的承载分析过程中应充分考虑断线事故所引起的冲击效应。     

风荷载作用下基坑开挖对邻近输电杆塔的影响

利用ABAQUS有限元软件对110kV直线型输电杆塔-基础体系进行三维有限元分析,分析输电杆塔-基础体系在基坑开挖后,风荷载对其结构的影响。结果表明,在风荷载作用下,其体系上部结构钢管杆挠度超限时,钢管杆的应力水平依旧远低于材料的屈服极限,钢管杆具有较大的柔度和强度富余,具有良好的抗风性能;输电杆塔-基础体系的基础平台和基础桩连接处易产生局部应力集中,最容易失效;在基坑开挖后,输电杆塔-基础体系受不同方向风荷载作用的影响明显。     

雷暴冲击风对输电塔的作用特征

基于Chen和Letchford的冲击风风场模型和准定常假设,提出了作用于输电塔的雷暴移动冲击风风荷载模型。对某一实际工程中的典型输电塔结构建立空间有限元模型,分析冲击风风荷载对输电塔的作用特性,得到了冲击风作用过程中输电塔构件内力及其随时间的变化,并与设计中采用的典型大气边界层风荷载作用进行了比较;对冲击风风场模型参数进行了敏感性分析,研究了风场变化对输电塔作用的影响。