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1000kV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。     

江阴500kV大跨越输电塔线体系模型风振控制试验研究

以正在建设中的国内高度最高、跨越距离最长的500kV江阴大跨越输电线路为背景,针对江阴大跨越输电塔线体系设计了风洞试验模型和调频质量阻尼器(tuned mass damper 简称TMD)控制器.通过气动弹性模型风洞试验来验证大跨越输电体系的控制效果,并以试验结果为依据提出控制建议.实验结果表明,所设计的控制系统达到了很好的减振效果,为将来的安置提供了准确的理论依据.     

江阴500kV大跨越输电塔线体系模型风振控制试验研究

以正在建设中的国内高度最高、跨越距离最长的500kV江阴大跨越输电线路为背景，针对江阴大跨越输电塔线体系设计了风洞试验模型和调频质量阻尼器（tuned mass damper简称TMD）控制器。通过气动弹性模型风洞试验来验证大跨越输电体系的控制效果，并以试验结果为依据提出控制建议。实验结果表明，所设计的控制系统达到了很好的减振效果，为将来的安置提供了准确的理论依据。     

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.     

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.     

大跨越输电塔螺栓和法兰连接的有限元分析

以某大跨越输电塔工程为背景,利用ANSYS三维有限元分析软件建立了大跨越输电塔上螺栓和法兰连接的三维有限元模型.在考虑非线性接触的基础上,通过螺栓和法兰连接的接触问题在ANSYS中的实现,分析了螺栓和法兰连接在承受风载荷情况下的强度问题,对ANSYS在螺栓和法兰连接接触模拟方面的实现具有借鉴意义.     

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.     

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.     

山地环境中500kV输电塔线体系风振响应研究

500kV张恩线作为川渝电网与华中主网联络南通道,线路走廊所涉及的地形以高山大岭和山地为主,以此为工程背景,考虑地形对塔线体系风振响应的影响.基于准定常理论,引入地形对风速剖面的修正,计算输电塔的风振响应和风振系数.对比发现,经过地形修正后的位移风振响应均值较修正前有增大,而地形修正前后的位移响应和加速度响应均方根值变化均不明显.因此,针对复杂的山地环境,输电塔线体系的风振响应分析建议考虑地形的修正.     

大跨索网结构风振系数分析

大跨索网结构广泛应用于工程实际,该结构的风振系数是结构抗风设计的重要参数。本文以双曲抛物面椭圆平面索网结构为研究对象,通过三维有限元风振响应时程分析,得到了索网结构在不同矢跨比、阻尼比下的风振响应特点和风振系数的变化规律,由此给出一些有意义的结果和结论。     

悬挂质量摆对大跨越输电塔的风振控制

为了研究被动控制装置对格构式高耸结构的控制效果，提出了一种悬挂质量摆风洞试验模型.基于控制减振机理和结构风振控制方程，进行了悬挂质量摆对输电塔结构风振控制的全塔气动弹性模型试验.采用Simiu脉动风速功率谱密度函数，利用三角级数法模拟了节点风速时程.根据准定常理论，计算了悬挂质量摆控制前后结构顺风向的加速度时程和均方根(RMS)，并进行了参数优化分析.研究结果表明，由模拟风载计算得到的塔顶RMS与试验结果吻合较好，该质量摆模型可有效减小输电塔的风振响应.     

输电线路大跨越钢管塔的应用和结构设计

我国幅员辽阔,河网密布,长江、黄河等大江大河成为了超高压架空输电线路工程的天然屏障,尤其是近几年西电东输,三峡外送,区域联网等电网工程的实施,全国各地涌现了许许多多的大跨越工程.而大跨越工程中,跨越塔的结构设计是整个工程的关键项目之一.我国经过几十年的跨越塔设计经验的积累和发展,已经从起初的钢筋混凝土烟囱塔单一形式,逐步形成了钢筋混凝土、组合角钢、焊接钢板和钢管结构等多种结构形式共同发展的良好局面.本文力求从跨越塔的设计回顾、变化,引出目前跨越塔的主要结构形式——钢管结构,从结构选型、钢材选用、荷载计算、动力效应、内力分析、节点型式、构造要求等诸多方面来详细阐述目前钢管塔的设计和应用情况,以及以往钢管塔设计过程中的一些经验教训.供输电结构专业的同行参考.     

大型单立柱双面广告牌风荷载及风振响应分析

大型单立柱双面广告牌的风致破坏时有发生,为研究其在强风下的破坏机理,完善大型户外广告牌结构的抗风设计,本文以典型的双面广告牌结构作为对象开展了两类模型风洞试验.首先通过刚性模型的面板测压风洞试验,分析了上部结构平行面板方向、垂直面板方向和扭转荷载的风力系数随风向角变化规律,针对最不利工况,给出了沿面板长方向风压分布及整体结构风力系数,以及垂直面板方向和扭矩风荷载功率谱的建议公式;通过气动弹性模型的高频天平测力风洞试验,研究了双面柔性广告牌的基底力响应.综合静力刚性测压和动力气弹响应两阶段试验结果,给出双面广告牌垂直面板方向和扭转风振响应的理论计算方法.计算表明:对垂直面板方向风荷载的理论计算,荷载谱需考虑气动导纳函数的影响,对于扭转荷载谱,主要为湍流和漩涡脱落激励的贡献.气动阻尼对结构共振响应的影响非常显著.利用理论方法计算的风振响应与气弹动力试验的结果吻合良好,可用于户外广告牌风振响应的计算.     

Wind-induced responses of super-large cooling towers

Traditional gust load factor （GLF） method, inertial wind load （IWL） method and tri-component method （LRC＋IWL） cannot accurately analyze the wind-induced responses of super-large cooling towers, so the real combination formulas of fluctuating wind-induced responses and equivalent static wind loads （ESWLSs） were derived based on structural dynamics and random vibration theory. The consistent coupled method （CCM） was presented to compensate the coupled term between background and resonant response. Taking the super-large cooling tower （H=215 m） of nuclear power plant in Jiangxi Province, China, which is the highest and largest in China, as the example, based on modified equivalent beam-net design method, the aero-elastic model for simultaneous pressure and vibration measurement of super-large cooling tower is firstly carried out. Then, combining wind tunnel test and CCM, the effects of self-excited force on the surface pressures and wind-induced responses are discussed, and the wind-induced response characteristics of background component, resonant component, coupled term between background and resonant response, fluctuating responses, and wind vibration coefficients are discussed. It can be concluded that wind-induced response mechanism must be understood to direct the wind resistant design for super-large cooling towers.     

大型冷却塔塔群效应的研究与探讨

风荷载对单个冷却塔的影响与集中布置的冷却塔影响有不容忽视的差异,通过冷却塔模型测压实验,研究实验满足的相似条件、塔表面的雷诺数效应模拟以及塔表面的风压分布的特征.在考虑群塔效应及在周围复杂建筑物场地条件下,提出实验条件、实验方法,得出群塔相对于单塔的风压影响系数.依据模型实验及研究成果,对群塔中心距按1.5d、1.8d及2.0d布置分别进行比较,优化总平面布置间距,并总结了群塔效应对冷却塔结构设计的影响.     

MR阻尼器在空间网壳结构风振抑制中的结构几何参数影响

磁流变液(MR)阻尼器是一种新型智能材料减振装置,将MR阻尼器以适当方式和网壳结构结合,形成具有智能材料杆件的空间网壳结构,以达到抑制结构风振的目的,研究了结构几何参数对空间网壳结构的抗风减振效果的影响.研究表明,网壳结构的几何参数的改变对加入MR阻尼器后的网壳结构在风荷载作用下的减振效果具有一定程度的影响.     

大跨度桥梁风振响应的状态空间法分析

本文发展了一个大跨度桥梁风振响应分析的状态空间法，将脉动风速谱化为等效Ｂａｐｗｍｅｕｈ谱，并引入了脉动风力的成型滤波器，将大跨度桥离散成多自由度体系后，建立了桥梁的风振响应扩展状态方程，求得了各响应的均方差值，最后用ＳＲＳＳ方法求得了桥梁的３σ桥面边缘挠度，并与传统的谱密度分析方法的计算结果做了比较。