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.     

输电塔-线体系断线冲击分析

输电线路工程是重要的能源传输工程,但由于输电线路大多架设于乡间野外,长年累月受到环境荷载的作用,极有可能发生导线断裂事故.为了探究断线对输电塔-线体系的冲击作用,运用ABAQUS有限元软件建立“四塔三线”模型,模拟不同输电线断线工况下的动态过程,开展了断线后输电塔的受力分析.基于定义的冲击系数,分析了断线前后输电塔主材...     

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。     

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。     

500kV输电塔承载能力分析及优化设计

研究覆冰情况下输电塔的承载力和合理构造,具有重要的工程和社会意义.本文以500 kV酒杯型输电塔为例,建立有限元分析模型,考虑输电塔结构的几何非线性和材料非线性,计算在自重、覆冰和风荷载及正常与断线导线张力作用下,输电塔结构的承载力.通过比较18种荷载组合下输电塔杆件应力和位移,确定出输电塔结构的薄弱部位,并对其进行优化设计,在横担和塔身处添加斜杆和水平支撑,并调整塔颈形状,验算结果表明,优化设计后的塔型,其整体刚度和承载力均有大幅度提高.     

大跨越输电塔线体系气弹模型风洞试验

针对大跨越输电塔线耦合体系的风振响应问题，以规划中的世界第一高塔--某大跨越输电塔线工程为原型，采用离散刚度法设计制作了塔线体系的气弹模型，并在紊流风场中进行了多个风向角、多个风速下的单塔和塔线体系气弹模型风洞试验.试验结果表明，输电塔的响应可以分解为共振响应与背景响应.通过分析塔线耦合作用对输电塔2部分分量的影响，揭示了塔线体系的风振响应特性.塔线体系与单塔相比，由于阻尼的增加导致共振响应有所降低，而迎风面积的增大使得背景响应有较大幅度的提高.分析塔线体系总的风振响应必须同时考虑塔线耦合作用对2部分分量的影响.     

基于ALE法的输电塔-风流固耦合振动特性研究

基于ALE(拉格朗日-欧拉)法推导了结构-风场联合作用的流固耦合方程,并对结构的运动方程与流体控制方程进行了空间离散及迭代求解.应用此方法,分析输电塔-风耦联自由振动特性,得到在耦合场作用下输电塔结构的振动特性,计算结果表明了本文采用方法求解非线性耦合振动问题的有效性.     

关于500kV典型高压输电塔风致响应的研究

以典型500 kV鼓型输电塔为研究对象,建立了输电塔三维有限元模型.在考虑各节点风力空间相关的条件下,利用Davenport风速功率谱对节点风力进行了数值模拟,对不同风向下塔的风振响应进行了分析,讨论了输电塔风致响应的特性.结果表明:输电塔平均位移响应主要为顺风向响应,横风向平均位移响应值接近于零;各个方向一阶振型在响应中起主导作用;顺风向关键节点位移响应因子约为2.0.     

考虑损伤的输电塔下击暴流作用下的结构安全评定模型

输电塔为高耸结构,具有柔度大、阻尼小的特点,对风载荷非常敏感,易发生振动疲劳损伤和极端条件下的倒塌破坏。因输电塔在下击暴流作用下的倒塌事故近年来屡见不鲜,故对在役输电塔结构进行下击暴流作用下的安全评定显得非常重要。根据已有的资料归纳出下击暴流的风暴特征,并从风工程的角度确定了下击暴流的风载荷值。为了模拟输电塔在役状态,分别对其可能出现的螺栓脱落、拉杆塑性疲劳断裂、压杆失稳3种损伤进行了ANSYS有限元分析,进而得出考虑损伤的输电塔有限元模型,为输电塔安全性研究提供参考。     

一次下击暴流天气的多普勒雷达资料分析

利用多普勒雷达基本反射率、径向速度资料以及径向速度计算的风切变结果,对一次典型的下击暴流天气过程进行了分析.结果发现：强对流单体合并加强形成弓状回波,在弓状回波前沿反射率因子梯度大值区产生下击暴流,造成地面强风灾害;下击暴流过程中,中层以上一直存在强度不断增大的径向风辐合,为系统发展提供动力支持;下击暴流发生时,底层会出现相应的径向风辐散,是地面大风的直接反应;高低层垂直切变反映了强对流单体内部风场配置结构为底层有较强的暖湿入流、高层有明显的上层出流、中层以上升气流为主,这样的流场配置正是一般强对流单体中的常见特征.     

实测下击暴流风场特性分析

目前下击暴流风场特性的研究大多是围绕风速模型和部分风场特性展开,较少涉及风场特性与平均风速之间的关系、不同风场特性之间的相关性以及与大地边界层近地风特性的比较研究.基于下击暴流实测风速数据,运用滑移平均法提取下击暴流的时变平均风速,进而获得脉动风速.在此基础上,研究下击暴流的紊流度、紊流积分尺度和阵风因子的特性,并分析...     

Pressure distributions on prism-shaped buildings in experimentally simulated downburst

Wind loading is one of the most significant factors in civil engineering that influences the structural design considerably.In this paper,a group of manufacturing equipments for downburst simulation based on impinging jet model was developed for investigating the wind loads on structures:including the centrifugal air bellows to generate airflow,a movable platform to realize multiple locations of the building and a freely rotatable turntable to implement alterable building angles.Hundreds of transducers were used to measure the wind action on all surfaces of the building.The pressure coefficients calculated from the observed data were utilized to evaluate the downburst wind load.Pressure distributions on three prism-shaped building models with different placements and angles were investigated to obtain the maximum wind action and mean pressure coefficients.The results showed that the maximum pressure coefficient would reach 1.0 on the top surface if the downburst just broke out over the edifice.Considering that the building was in the developing field of the downburst,the top and the front surfaces would be under high wind pressure and only the back surface would endure wind suction.When the downdraft happens away from the prismatic building,all surfaces,except the front surface,would subject to suction with different degrees.It was also found that the pressure coefficient on the right surface would get its negative peak at first and then go straight up to 0.6 as the angle changed from 0°to 45°and the wind pressure on the front surface would decrease slightly through the whole process.The assertive results provide elemental data for structural wind-resistant design in civil engineering for the downburst-prone areas.     

建筑结构抗下击暴流研究综述

介绍国内外对建筑结构抗下击暴流研究的主要科研成果, 从现场实测、解析模型、数值模拟、风洞试验和结构的风振响应分析5个方面展开论述, 关注与人民生产生活息息相关的各类建筑结构, 系统总结现阶段国内外对结构抗下击暴流的研究进展和存在的问题。对建筑结构抗下击暴流的研究方向进行了展望。     

鼓型输电塔的固有模态及地震荷载下的动力学响应分析

为研究输电塔的动力特性,以新密市煤炭局某一输电线工程为背景,利用ANSYS有限元分析软件建立鼓型输电塔的三维模型.研究了输电塔固有模态及在3种典型地震作用下的瞬态分析.由振型的多样性显示鼓型输电塔的动力特性较为复杂;在地震激励下,结构横担下局部区域位移和加速度均较大,显示局部刚度较小;在水平方向上,El-centro波对输电塔的加速度影响比其他两种地震波要大.研究结果为鼓型输电塔的结构优化、修改和加固提供了可靠的理论依据.     

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.     

输电塔塔-线体系动力特性

为更清楚地掌握输电塔塔-线体系动力特性,基于ANSYS软件建立输电塔塔-线体系有限元分析模型,并以典型设计500kV输电线路5A-ZM2型塔为例,对单塔双线模型和三塔四线模型的振动频率进行了比较.数值分析结果表明:单塔双线模型满足精度要求且简便易行,可用于实际工程的有限元建模.此外,对单塔双线模型进行模态分析,获得了塔-线体系的频率范围,结果表明:输电塔塔-线体系频率比较密集,前159阶振型均反映为绝缘子和输电线的振动,160阶振型以后才反映输电塔振动的频率.     

下击暴流作用下低矮建筑风荷载大涡模拟

采用大涡模拟方法,研究非稳态雷暴风作用下低矮建筑的风荷载特征,分析下击暴流的不同发展阶段中建筑物所在的径向位置、屋面坡度和风向角等参数对建筑风荷载的影响. 结果表明：下击暴流各发展阶段风荷载效应差异显著,当气流冲击地面后形成的首个环形涡掠过建筑时,建筑表面风荷载最大;当建筑物处于不同径向位置时,环涡经过建筑物形成的瞬态风压与同样位置处稳态射流作用下的风压差异较大;屋面坡度对迎风面风压系数分布影响较小,但对迎风侧屋面风压系数分布的影响非常显著,随着屋面坡度的增大,迎风屋面风压系数由负值逐渐变为正值;建筑物迎风前沿角部区域的风压系数受风向角的影响较为明显,在所测试的工况中,风向角为45°时影响最为显著.     

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。