多维地震作用下输电塔线体系多质点模型研究

探讨了考虑摇摆分量作用后,在横线向地震作用下,输电塔线体系的等效多质点模型(垂链模型)的合理性。为此,对考虑摇摆分量作用后的塔线体系的多质点模型(垂链模型)进行理论分析,并采用实际输电塔线体系的简化缩尺模型,进行单塔模型、三塔两线模型及单塔悬挂质量模型在水平和水平-摇摆两种地震作用工况下的振动台试验。结果表明:考虑地震动摇摆分量后,在横线向地震作用下,采用输电塔线的等效多质点模型(垂链模型)对输电塔线体系进行等效是合理有效的;输电线对输电塔主体结构的水平位移和加速度响应有一定的减弱效果,考虑摇摆分量后,这种减弱效果将会被削弱。     

输电塔线耦联体系的地震作用影响研究

通过振动台试验与数值模拟,对输电塔线耦联体系中导线对塔体地震响应的影响进行了研究。以某输电塔线体系为工程背景,设计了单塔、三塔两线缩尺试验模型,并进行了振动台试验。另外,采用有限元程序建立模型,其中,塔线的有限元模型里分别设置了不同的悬挂导线质量,并进行了动力时程分析。结果表明:由白噪声扫频结果可得,输电塔悬挂导线后结构自振周期略有增加,但增幅不大;导线对输电塔体地震反应有一定程度的减弱影响,并且不同方向的地震作用下,其影响不同;不同导线质量对塔线模型地震反应存在不同程度的影响,并且不同方向的地震作用下,导线质量对塔线模型响应的影响也不同。     

输电塔线体系在多维地震激励下的响应分析

通过数值模拟研究了多维地震激励下高压输电塔线体系地震响应。建立了输电塔线耦联体系三维有限元模型,考虑了输电线的几何非线性特征;依据《电力设施抗震设计规范》选取了不同场地的12条地震记录;利用非线性时程分析方法,分别研究了单维、双向和多维地震激励下输电塔线体系的地震响应。研究结果表明,输电塔线体系在多维地震激励下的响应明显地大于仅考虑单维地震激励,特别是仅考虑竖向地震激励的情况,在分析中忽略地震动的多维性将会低估结构的地震响应。为了得到精确的结构地震响应并更好地进行输电塔线体系的抗震设计,需要考虑多维地震输入。研究结果可为输电线路实际工程抗震设计提供参考。     

耐张输电杆塔的塔线耦联动力特性分析与实测研究

采用理论模拟和实测方法研究了耐张输电塔的塔线耦连动力特性问题。建立了耐张输电杆塔的力学模型,然后基于有限元理论建立了输电塔线体系有限元分析模型。随后介绍了耐张输电塔线体系采用随机子空间方法的动力特性识别方法。以南部沿海地区某耐张输电塔线体系为工程实例,研究了有无导线时耐张输电塔动力特性的差异。进一步地,通过现场实测获取了耐张输电塔的多个位置的加速度时程曲线。采用随机子空间方法确定了耐张输电塔振动的稳定图并进一步识别了结构的动力特性。结果表明,耐张塔由于自身刚度较大,导线对其平动模态的影响较小,但由于导线的约束作用对耐张塔扭转模态的影响较为显著。     

大跨越高压输电塔线体系的动力特性分析

针对大跨越输电塔线体系,分别建立单导线、单塔、两基三垮塔线体系的有限元模型,将导线平面内和平面外动力特性的数值解与理论解进行比较,结果表明,所建立的模型能够较好地反映输电导线的动力特性.分析了单塔与两基三跨塔线体系的动力特性,比较了计算结果,认为低频区塔线体系的振动大多以导线的振动为主,塔架对于输电线振动频率的影响较小.     

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.     

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.     

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。     

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。     

非平稳随机激励下高压输电塔-线体系地震响应

为了研究地震动非平稳性对高压输电塔-线体系的地震响应,通过引入均匀调制函数,建立了高压输电塔-线体系非平稳随机地震反应的求解方法.由于地面加速度功率谱采用精细积分的格式,因此计算效率和精度都得到了提高.通过对某220kV高压输电塔-线体系进行地震响应分析,计算了平稳与非平稳随机激励下输电塔和导线的内力及位移反应.计算结果表明：考虑非平稳因素可使导线位移反应增大14.9%~26.8%,导线轴力增大14.9%~48.1%,输电塔的弯矩反应增大8.0%~13.5%.在非平稳随机激励下,考虑行波效应和部分相干效应会使导线的位移和轴力反应明显增大,因此,计算高压输电塔-线体系的地震响应必须考虑地震动非平稳性.