385m超大型长江大跨越输电塔铸钢节点受力性能研究

针对国家重点工程385 m超大型长江大跨越输电塔横担-主材连接节点处杆件交汇多、空间关系复杂、荷载条件特殊等特点,首次提出在该大跨越输电塔同类型节点处采用铸钢节点。考虑到铸钢节点外形复杂、重要性程度高等特点,为验证其设计的安全性和合理性,设计了两个1∶2节点缩尺模型并进行承载力性能检验性试验及有限元分析。研究结果表明：90°大风试验工况下节点最大应力区为节点杆件倒角处,其应变随荷载基本呈线性变化,节点整体处于线弹性状态;有限元分析结果与试验结果吻合良好,表明有限元节点模型能真实有效模拟节点实际受力情况;有限元弹塑性分析结果表明该铸钢节点极限承载力为设计荷载的12.39倍,有较大的安全冗余度,节点设计安全可靠。     

大跨越输电塔线体系风振控制研究

本文通过模型风洞试验和对江阴大跨越输电塔线体系风振控制设计计算,研究了大跨越输电塔线体系动力特性和风振控制。通过悬挂水箱、粘弹性阻尼摆和悬挂水箱加粘弹性阻尼摆组合控制三种制振方案的气弹模型风洞试验研究,验证了设置振动控制装置可有效地减小大跨越输电塔的风振响应,为江阴大跨越工程风振控制设计及应用提供了依据。最后,对正在建设中高346.5m的江阴大跨越输电塔线体系进行风振控制设计,提出用调频质量阻尼器(TMD)和粘弹性阻尼器(VED)的控制方案,理论计算表明具有较好控制效果。     

江阴大跨越输电塔模型试验研究

本文基于江阴大跨越输电塔模型试验工作 ,对试验模型设计与制作、加载及反力装置的设计、试验工况及测点布置等进行了研究。结合塔架模型试验和高强度螺栓受剪连接试验结果 ,验证了大跨越的设计是安全可靠的。文中还对塔架计算模型、杆件次应力、高强度螺栓群连接极限承载力等问题进行了讨论 ,并得出一些有益结论供工程设计参考。     

大跨越输电塔结构风振系数研究

在输电塔结构设计中,风振系数的取值非常重要。本文结合500kV崖门大跨越输电塔工程实例,通过输电塔结构时程分析,得到结构在风荷载作用下风振响应,统计了输电塔结构的风振系数取值,与多种现行规范进行比较,对大跨越输电塔结构抗风设计给出了建议。     

大跨越输电塔风荷载计算的探讨

利用ANSYS建立大跨越输电塔结构的有限元模型,进行模态分析得到结构的自振周期及振型,由此计算出铁塔各段风振系数,从而计算结构的风荷载,为输电塔风荷载计算提供一些参考依据。     

大跨越输电塔风致振动TMD控制参数研究

以某输电塔为例选取了调谐质量阻尼器(TMD)为减振装置进行参数分析,研究了质量比、频率比和阻尼比三个参数对减振效果的影响.结果表明塔顶位移、加速度减振率与TMD的模态质量比呈现正相关关系;当质量比一定时,塔顶位移、加速度减振率均对频率比较为敏感,频率比在1.00附近时减振率达到最大;减振效果对阻尼比的敏感性较低.     

井筒对特大跨越输电塔风致响应的影响

采用数值模拟方法研究井筒对特大跨越输电塔风致响应的影响,提出钢管混凝土杆采用钢管杆等代的等效建模方法,采用时域法和频域法研究有无井筒输电塔在顺线路和横线路方向的风致响应,最后将风振系数结果与规范规定值进行比较。研究表明：利用截面刚度等效原则进行钢管混凝土杆等效为钢管杆的方法是可行的;考虑井筒后输电塔的前两阶自振频率降低明显,输电塔的位移和加速度均增大;时域法和频域法的计算结果接近;有井筒输电塔的整体风振系数比无井筒输电塔大11%～15%;风振系数计算结果与《架空输电线路荷载规范》(DL/T 5551—2018)的规定值比较接近。     

大跨越输电塔线体系动力特性及风振响应

以正在建设中的世界第一高 3 46 5m的输电塔———江阴大跨越为工程背景 ,建立了考虑输电线、绝缘子和塔架耦合的两塔三段线分析模型 ,用非线性有限元分析方法对大跨越塔线体系进行了风振响应分析 ,并进行了气动弹性模型风洞试验。通过理论计算和试验研究 ,指出输电线对塔架的自振频率影响较小 ,而结构体系风振响应分析则应考虑塔线耦合影响 ,提出的分析方法和得到的结论可供实际工程抗风设计参考     

大跨越输电塔群桩基础有限元分析

输电塔-线体系是重要的生命线工程,桩基础作为输电线路工程主要的基础形式,确保其设计合理、可靠对保证输电塔-线体系安全、稳定的运行具有重要意义。本文以某跨越黄河大跨越线路为背景,运用SAP2000有限元软件建立了三维有限元模型。研究了不同风荷载工况下群桩基础反应以及连梁对群桩基础工作性能的影响,得到了最不利荷载的方向,确定了风荷载和动水荷载的最不利组合工况。研究结果可以为该实际工程中群桩基础的设计和优化提供参考。     

大跨越输电塔有限元刚度模拟实例研究

大跨越输电塔是超高压输电网络的重要组成部分,具有塔体高、档距大及柔度大等特点,对地震、风以及导线覆冰等环境荷载反应灵敏。建立能够反映大跨越输电塔动态特性的有限元模型,对其进行结构健康监测与安全评估,并准确模拟其刚度是至关重要的。本文以500kV淮蚌线淮河大跨越输电塔为例,探讨了大跨度输电塔有限元建模中的刚度模拟。采用不同方案建立该塔的有限元模型,包括梁单元模型和梁杆混合模型,对两种模型进行了模态分析,获得了计算模态的频率及振型。而后,以实测模态数据为依据,对各方案进行了比较分析,确定梁杆混合的方案为优选方案。     

输电塔角钢杆件阻力系数及背风面遮挡效应研究

统计分析104个塔身和20个横担节段的几何参数,确定输电铁塔杆件所在平面与铅垂面夹角β的分布范围为0°～15°。基于三维空间风向角下输电铁塔角钢杆件足尺模型风洞试验,获得夹角β=0°～15°(间隔1°)、风向角θ=0°～180°时(间隔5°)的热轧、冷弯单角钢及双拼角钢的风荷载阻力系数,建立输电铁塔角钢风荷载阻力系数数据库及考虑夹角β的修正方法。输电铁塔杆件间距比B/b的分布为7～70,通过风洞试验和CFD仿真分析,确定输电铁塔角钢杆件间距比B/b对背风面杆件风荷载遮挡效应的影响,提出单角钢、双拼角钢背风面风荷载降低系数ηm与间距比B/b的关系曲线。研究结果以期为基于单根杆件阻力系数的输电铁塔及其他高耸桁架结构的风荷载精细化计算提供参考和依据。     

淮蚌线淮河大跨越输电塔有限元建模和修正研究

超高压大跨越输电塔构成复杂,且具有塔体高、档距大等特点,对地震、风以及导线覆冰等效应的反应灵敏。为了对其进行结构健康监测和安全评估问题的研究,需要建立能够较准确反映结构动力特性的模型。通过对淮蚌线淮河某500kV大跨越输电塔有限元模型的建立及动力特性参数的计算,结果表明:计算结果与实测结果存在较大误差,从质量、刚度及边界条件等角度进行分析,进而对有限元模型进行修正。修正后计算动力特性参数与现场测试结果基本吻合,为进一步开展输电塔结构安全评估提供了基准模型。     

特高压大跨越输电塔动力特性和风振响应分析

针对特高压大跨越输电塔跨越档距大、塔体高且负荷重的特点,从材料选取、导线排列方式、结构动力特性以及风振响应等几个方面对1 000 kV特高压双回路跨越输电塔进行分析,总结了所研究塔型的动力特点,对其风振系数进行了计算和讨论,并根据动力特性分析提出了结构设计中风振系数的取值方法。结果表明:风振系数具有较大的离散性,不同塔身高度应取不同的值进行计算;该方法为特高压大跨越输电塔的结构设计提供了参考。     

基于风洞试验的苏通大跨越输电塔风振系数研究

苏通大跨越输电塔的结构形式有别于普通的钢结构杆塔,其塔身下部结构采用钢管混凝土、上部结构采用钢管,质量突变大,主要受风荷载控制,并且塔高超出GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》的梯度风高度限制。为此,采用气动弹性模型和刚性模型的边界层风洞试验确定苏通大跨越输电塔的风致响应和气动力,基于试验数据计算不同风向角下的惯性力风振系数、位移风振系数和有效荷载风振系数,并进行对比。并通过有限元分析梯度风高度对惯性力风振系数的影响,同时将有限元分析得到的风振系数分布和加权值与DL/T 5154的风振系数规定作比较。结果表明：上述3种风振系数分布规律并不相同,由其分别确定的等效位移接近于试验值;考虑梯度风高度后,风振系数变小,分布形状影响小;苏通大跨越输电塔的惯性力风振系数加权值小于1.6,且风振系数由下到上不是单调增大。     

特高压直流输电塔风荷载阻力系数的精细化试验研究

为了研究角钢输电塔的局部杆件和整体的风载阻力系数,采用高频天平测力试验获得了考虑干扰下横担和塔身主要角钢杆件随风向角变化的阻力系数,测试了不同风向角下塔身和横担的单片平面阻力系数和整体阻力系数,并分析了背风面降低系数的取值。在此基础上将试验结果与各国规范进行了比较。研究表明：局部杆件阻力系数受其位置变化而差异较大,大部分横担和塔身杆件的最大阻力系数值要大于GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》建议值(1.3);横担的上下表面对其整体风荷载贡献明显,而我国DL/T 5154—2012《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》可能仅考虑了迎风和背风面风荷载而导致给出的横担整体阻力系数偏小;塔身的迎风面和整体阻力系数接近国外规范但略大于我国规范;试验得到的横担和塔身背风面降低系数分别为0.73和0.62;相比不同规范,我国规范的背风面降低系数取值偏保守。     

大跨越输电塔线体系风振响应的时域分析

以规划中的世界第一高塔-舟山大跨越输电塔为工程背景,建立了塔线耦合体系的空间有限元模型,对体系的风振响应进行了时域分析,同时对输电塔线体系进行了气动弹性模型的风洞试验。通过理论计算和试验研究,将输电塔的响应分解为共振分量与背景分量,并分别考虑了输电线对这两部分分量的影响。针对背景与共振响应各自的特征,进一步提出了塔线体系的简化计算方法:背景分量的计算可以应用准静态假定,采用方差分析法得出;将塔线体系等效为悬吊摆系统,从而简化了共振分量的计算。上述两部分计算结果相叠加,即可得到塔线体系真实的风振响应。     

大跨越输电塔体系的动力特性

大跨越输电塔-导线体系与一般的土木工程结构不同,最显著的特点是它由导线和各个钢塔连接而成的连续体.在地震作用下,由于相邻塔架的相互影响,输电塔-导线体系是一种复杂的空间塔-线耦联振动体系,对它进行精确计算十分困难而且复杂.本文在文献[1]和[2]的基础上,给出该种体系更一般的动力分析计算简图,导出了振动方程.最后结合具体例子,分析了该体系的自振特性,并与实测结果进行了比较.     

大跨越输电塔线体系的风荷载模拟及耦合风振研究

根据输电塔线体系在风荷载作用下的破坏特点,采用ANSYS有限元软件建立"两塔三线"钢管塔线体系的空间杆梁混合有限元模型,其中主要钢管构件和绝缘子串采用Beam 4梁单元,横撑和斜撑钢管构件采用Link 8杆单元,导、地线采用Link 10索单元;采用Davenport风谱,并运用基于功率谱密度函数的谱表示方法,考虑风速时程的时间和空间相关性,模拟生成了输电塔、导地线的脉动风速时程;在时域内分析输电塔线耦合体系模型在风攻角分别为0°、45°和90°的风振反应,得到输电塔、导地线的位移和加速度反应;讨论输电线对输电塔线体系的影响,得出一些重要结论,对输电塔线体系的抗风设计具有一定的参考价值。     

大跨越输电塔线体系的动力特性研究

输电塔线体系是一种复杂的空间耦连体系,主要承受风吹雨打、狂风暴雨、冰雹、雷击、自重等荷载,结构在风、地震作用下产生大变形位移,结构抗侧刚度小,导地线的质量占据结构整体的比例相对较高,塔身与导线相互作用、相互影响。采用ANSYS有限元软件分别计算了单塔、塔线体系的频率、振型,研究显示导地线对输电塔线体系模态的影响。     

江阴长江大跨越输电塔节段静力试验模型可靠度分析

结合江阴长江大跨越输电塔节段模型的静力试验数据 ,本文对实际模型与计算模型的差异进行了统计比较 ,并根据塔架结构可靠度分析的有限元方法 ,对该试验模型的可靠度进行了分析