预埋管地下电缆温度场和载流星的数值计算

采用有限差分法，用坐标组合的方法对土壤区域，电线区域分别进行计算，最终确定了任意敷设方式下电缆允许的载流量．通过当量导热系数的方法，解决了由于预埋管与电线的偏心夹层带来的计养上的不便．由于土壤的导热系数对电缆的载流量有很大影响，为此特别搭建土壤导热系数实验台，用于精确的测量土壤的导热系数．     

预埋管电缆载流量的有限容积法计算和分析

电力电缆排管敷设时,因预埋管中空气热阻较大,使其载流量比直埋方式的载流量有显著下降。为提高预埋管敷设方式下电缆输送能力,可向管道内填充导热介质以改善管道的散热状况。采用基于坐标组合的有限容积法,编制了电缆排管敷设温度场和载流量通用计算程序。程序计算结果与试验结果吻合。计算结果表明,单回路电缆填充导热介质提高载流量较高,在回路流过等电流时降低缆芯温度降低较明显。多回路电缆由于电缆间的互热效应,填充导热介质对提高载流量的效果显著减小。     

基于三维温度场的电缆登杆对电缆群载流量的影响研究

电缆登杆是电力电缆与架空线之间的一种过渡方式。若电缆登杆之前联结的电缆为土壤直埋敷设方式,电缆登杆时的载流能力直接影响土壤直埋电缆的载流量。在此背景下,采取有限元法,通过建立电缆周围二维、三维温度场模型来分析电缆登杆时与土壤直埋敷设方式下的载流量。分析结果表明,在同一区域内出现不同敷设环境时,采用三维温度场模型计算载流量需考虑轴向导热,具有更高的精确度。同时,电缆登杆会降低土壤直埋敷设电缆的载流量,电缆并行根数越少,电缆登杆对直埋敷设电缆的载流量影响越大。并且,随着温度的升高和敷设间距的增大,电缆登杆对直埋敷设电缆载流量的影响越大。     

电缆载流量试验热稳定判据及试验误差的研究

运行中电力电缆线芯温度随负荷电流和电缆本体及周围媒质热特性参数的变化而变化,准确地确定电缆暂态温度场和线芯温度是提高电缆输送能力的基础。针对有限差分法计算电缆温度场难以处理电缆圆形边界和周围土壤矩形边界的问题,采用阶梯直线代替电缆圆形边界,在直角坐标系中直接求解电缆暂态温度场。基于坐标组合的有限差分法和大电流模拟试验验证该方法的有效性和实用性。计算程序分析了恒定负荷电流下电缆线芯的温升过程和载流量试验误差。计算结果表明:电缆线芯温升速度随土壤热阻系数的增加和电缆根数的增加而减慢,目前载流量试验中采用的热稳定判据可以使载流量试验值显著高于载流量实际值。     

地下电力电缆温度场及载流量的数值计算

对地下电力电缆温度场和载流量进行了研究。基于有限差分法,采用直角坐标和极坐标相结合的思想,对计算区域进行不均匀网格的划分。对电缆及其周围土壤的温度场进行迭代,并进行两种坐标系之间的插值计算,得到一个收敛的温度场。多次循环后电缆缆芯达到上限温度值,可得电缆的载流量。     

金属箱式电缆母线中降容系数选择的探讨

分析了发电厂高压厂用电源回路采用金属箱式电缆母线载流量的计算方法，提出了影响电缆母线载流量的5个因素，即环境温度系数、不平衡系数、日照系数、金属箱壳系数、并行敷设系数，并根据这些影响因素确定最终的降容系数，进而明确实际所需的电缆根数。     

土壤直埋敷设单芯电力电缆温度场与载流量计算

土壤直埋、电缆沟、排管是3种比较常见的电力电缆敷设方式,其中土壤直埋敷设方法的使用比较广泛.电力电缆的温度场与载流量可以采用多种方法进行确定,比较常见的方法包括解析计算与数值计算方法.对直埋敷设方式下单回路电力电缆的温度场与载流量进行计算,为电力电缆的设计与运行监测提供参考.采用IEC-60287解析计算方法和有限元数值剖分方法计算电力电缆的温度场与载流量,根据传热学的基本原理以及电力电缆的结构与敷设相关知识建立电力电缆温度场与载流量数值计算模型.在两种计算机结果的基础上对数值方法计算电缆载流量的结果进行分析,总结了其优缺点.     

直埋单芯电缆的载流量数值计算北大核心

针对直埋单芯电缆敷设环境的复杂性引起的其载流量的难确定性,基于有限元法计算直埋电缆温度场和载流量的基本原理及方法,确定直埋电缆结构、敷设环境、材料等参数,应用热力学知识使用ANSYS软件工具对直埋单芯电缆温度场仿真,得到了电缆温度场的分布云图。在此基础上运用最小二乘法曲线拟合了温度场与载流量函数关系曲线,求得了电缆在确定环境下的载流量值。采用上述方法获得的数值计算结果与IEC60287解析计算结果相比较更加准确。     

直埋单芯电缆的载流量数值计算

针对直埋单芯电缆敷设环境的复杂性引起的其载流量的难确定性,基于有限元法计算直埋电缆温度场和载流量的基本原理及方法,确定直埋电缆结构、敷设环境、材料等参数,应用热力学知识使用ANSYS软件工具对直埋单芯电缆温度场仿真,得到了电缆温度场的分布云图。在此基础上运用最小二乘法曲线拟合了温度场与载流量函数关系曲线,求得了电缆在确定环境下的载流量值。采用上述方法获得的数值计算结果与IEC60287解析计算结果相比较更加准确。     

电缆载流量计算方法研究

电力电缆的载流量因受敷设方式、运行条件和周围环境等因素的影响而不易确定,准确计算各种复杂条件下电缆的载流量,对确保电缆的安全、经济运行具有重要的意义。文中介绍了电力电缆载流量计算的解析法和数值法的发展过程,介绍了数值计算方的有限元法在电缆载量计算中的应用,并对这种数值计算法的特点进行了论述。最后,建议在上述研究方法的基础上,针具体的实际问题,提出后续研究的内容及方法。     

多回并列直埋电缆热特性的影响因素分析

多回并列敷设电缆的热阻特性是影响直埋电缆输送能力的重要因素,而其热阻特性又与电缆的敷设方式或布局结构显著相关.以土壤中直埋的XLPE电力电缆为例,探索了多回并列敷设电缆的回数和层数、布置方式、回间距等对电缆热特性的影响,并据此找出了优化的敷设方式,为实际的电缆敷设施工提供了理论依据.研究结果表明,土壤中直埋电缆应尽量采用单层布置,最好不超过2层,回间净距以不小于2倍单回外径为好.     

斜拉桥恒载索力长期变化趋势分析与评估

为获取恒载索力,以在役斜拉桥封闭交通时的索力监测数据为研究对象,通过温度与索力的相关性分析,得到索力与温度呈线性关系的结论,并通过有限元模型计算结果进行验证;通过有限元模型对不同斜拉索索力的温度敏感性进行分析,得出温度对塔两侧较短索、边跨辅助墩附近较长索以及中跨长索索力影响较大的结论;利用斜率关联度和变权综合原理,根据成桥后9年内的数次封桥监测数据,对索力状态进行评估.结果表明,提出的索力评估模型能有效反映索力的均匀变化和非均匀变化趋势.     

预应力锚索加固土质边坡的稳定性极限分析

预应力锚索在边坡工程中应用广泛。针对预应力锚索加固边坡的稳定性分析问题,基于极限分析上限定理,把锚索锚固作用简化为边坡表面上的外力,推导了预应力锚索加固土质边坡的安全系数计算公式,计算结果合理。锚索的作用后改变了边坡临界破坏面的位置,如果不予考虑计算结果将偏于危险。根据分析结果,锚索可以有效地提高边坡的稳定性,锚索的最有效作用位置在边坡中部到坡脚附近。     

基于遗传算法的脊杆索穹顶优化设计

为了降低实际工程中索穹顶结构的造价,提出了一种基于遗传算法的优化设计方法,将预应力倍数和构件截面作为离散设计变量,在目标函数中考虑了结构的施工张拉程度.以Geiger和Levy两种索穹顶作为算例,得到了在多种荷载工况下满足结构应力和位移约束的索穹顶最小造价,并研究了预应力对优化结果的影响.将索穹顶的脊索替换为可受压的钢杆后,对改进方案——脊杆索穹顶进行了优化设计,并与原结构对比了结构造价和力学性能.结果表明:该方法能够高效准确地得到造价最小的索穹顶结构,各构件内力比较接近其极限设计状态;有必要在索穹顶的设计过程中考虑预应力分项系数和活荷载不均匀分布等因素,以满足结构稳定性和单根构件承载力的要求;采用钢杆替换脊索,使索穹顶结构的总造价稍有降低,并显著降低了结构挠度和支座反力.     

FRP索与钢索的求解计算和极限跨度

随着跨度的增大,自重对单索的影响就越明显,FRP（纤维增强复合材料）索的自重小,在大跨度结构中应用具有优势。单索的理论计算是索结构进行设计的基础。单索在自重作用下的求解,按照不同的假设,有弹性的悬链线解答、悬链线解答和抛物线解答。针对工程应用,以索端张拉轴力为已知量,推导了3种解答方法的求解方程,得到了关于张拉轴力的一元方程,方便了工程应用。另外,分别对斜拉索和水平索的悬链线解和抛物线解的精度进行了分析和比较,建议了2种近似求解方法的使用范围。根据求解结果,对FRP索和钢索的极限跨度进行了分析;结果表明FRP索有利于实现更大的跨度。FRP索的极限跨度可达钢索的4．4倍。     

劲性支撑穹顶结构局部断索（杆）分析

劲性支撑穹顶结构是一种新型的索结构,断索（杆）分析对结构破坏机理和倒塌性能研究有十分重要的意义。运用瞬态动力学的Newmark时间积分法对单根索（杆）断裂后结构的力学性能进行分析,提出了响应变化率和动力响应系数,运用其评价各类索（杆）破断对结构的影响程度。根据局部断索（杆）是否引起其他索杆的强度破坏和过大位移将杆件分为全局敏感性构件、局部敏感性构件和不敏感性构件。提出了一种杆件重要性系数,表征杆件的重要性并对其重要性排序。研究表明：内外环杆、外斜杆和外撑杆破断结构发生连续倒塌,其为全局敏感性构件;外脊索、中脊索、内脊索、中斜杆、内斜杆和内撑杆破断对其附近的构件影响较大,为局部敏感性构件;外环杆的杆件重要性排在首位,内脊索排在末位。     

破损安全桥梁拉索及其系统研究

桥梁拉索破断的统计寿命为3~16年,在桥梁的服役期内,拉索将多次拆换或破断。囿于问题的随机背景,拉索的寿命预测,是一个非确定性的统计量,拉索破断的年月并不确知,因此,拉索骤断没有杜绝。基于破损安全理论,研究桥梁拉索及其系统,冀在实现:拉索骤断,桥梁不致受损或垮塌,随断随换,勿需预测。     

悬浮隧道管体及锚索耦合作用的涡激动力响应

为了解决悬浮隧道在水流作用下的动力响应问题,对管体及锚索系统的参数振动和涡激振动进行了研究.利用Hamilton原理,通过综合考虑悬浮隧道管体和锚索系统的耦合振动效应,推导了锚索-管体耦合系统运动的微分方程组,采用变量分离及振型叠加法对其进行求解简化,同时对5种典型工况和参数设置下的锚索跨中位置和管体跨中位置的位移时程曲线进行了计算和比较,分析了悬浮隧道锚索-管体耦合系统振动的非线性特性.结果表明：锚索与管体之间耦合振动呈现“拍”的特征,管体的初始扰动对锚索瞬态振幅有很大影响,锚索的涡激振动能激发系统的参数振动,系统稳态振幅取决于涡激力的大小,锚索合理倾斜角在45o～60°之间.     

悬链线解答在斜拉索数值分析中的应用

斜拉桥和斜拉索是几何非线性明显的结构。随着斜拉桥跨径的飞速增长,斜拉索的长度也大大增加,目前最长的斜拉索的水平投影长度已超过500 m,这大大超出了常用斜拉索的长度,原有理论的计算精度值得研究。由弹性悬链线静力解析解可推导出弹性悬链线单元,得到单元的刚度矩阵和单元的节点力向量,集成后得到结构的平衡方程。根据该方法,编制了弹性悬链线单元的有限元程序并进行实例计算。该程序可以一根索的任何一个参数值(如索端张拉力或测量预应力状态下的索长)为已知条件来确定索的状态,结果表明,该程序所需单元少、结果精度高,可方便应用于工程实践。建议超大跨度斜拉桥拉索的受力分析采用基于悬链线单元的分析方法。