钢管-角钢组合输电铁塔塔身风洞试验研究

通过对典型钢管-角钢组合塔身在15,20 m/s来流风速下的风洞试验,得到了11个风向角下塔身的风轴阻力系数,分析了钢管-角钢组合塔身角度风系数、横线向和顺线向风荷载分配系数,构造了角度风系数函数,并通过非线性拟合分析确定了拟合参数。将试验确定的钢管-角钢塔身角度风荷载计算参数与国内外相关规范值进行了对比分析,提出了钢管-角钢组合塔身角度风系数和荷载分配系数的取值建议。风向角为30°时的钢管-角钢组合塔身风荷载最大,且角度风系数关于45°风向角对称。横线向分配系数和顺线向分配系数的试验曲线与国内外相关规范规定曲线的趋势基本一致,分别在风向角为20°和70°时达到最大值。     

输电铁塔双螺母防松螺栓横向振动试验研究

螺栓松动是强风区和舞动区输电铁塔横担损坏的主要原因,通过开展三种型式输电铁塔双螺母螺栓的横向振动试验,获得了双螺母螺栓的预紧力时程曲线,分析了上、下螺母安装扭矩比例对螺栓预紧力衰减特性的影响规律。下螺母与上螺母安装扭矩之比为25%时,普通双螺母螺栓的防松性能最佳。完成了输电铁塔横担在舞动工况下的横向振动试验,确定了铁塔横担螺栓松动顺序和松动位置的分布规律。舞动荷载作用下横担下平面螺栓易发生松动,其中下平面主材与固定端连接螺栓、横担端部挂点处杆件连接螺栓的松脱现象最为严重,建议设计时进一步提高横担下平面主材及斜材连接螺栓的防松性能。     

重冰区导线断线响应及荷载取值分析

通过建立连续7档导线—绝缘子有限元模型,考虑导线与地面接触、导线阻尼、分裂数和子间隔棒等因素的影响,分析了不同工况下导线的断线响应。有限元计算结果与试验结果基本一致,验证了分析模型的合理性。考虑地面接触前后断线张力计算结果基本一致。子导线未全部断裂时,有子间隔棒模型计算得到的断线张力远小于无子间隔棒模型。对于悬垂型杆塔,静力分析得到的20mm、30mm冰区断线张力取值略小于规程规定下限值,其余冰区计算值比规程规定下限值高约10%。动力分析时假定八分裂导线断4根子导线,悬垂型杆塔断线张力计算值小于规程规定值。     

考虑螺栓连接滑移影响的输电铁塔塔身结构分析

在ANSYS中建立了考虑节点螺栓连接滑移特性的输电铁塔塔身节段三维有限元模型,分别计算得到了垂直荷载和水平荷载作用下塔身节段杆件轴力和节点位移,分析了螺栓连接节点类型、荷载类型和螺栓滑移距离对塔身节段杆件内力和变形的影响。垂直荷载作用下,斜材与主材节点螺栓连接滑移对塔身节段杆件轴力及节点位移的影响更为明显,塔身主材、塔腿斜材和第2节间倒K斜材轴力变化大都高于水平荷载工况;而水平荷载作用下,横隔面杆件与主材螺栓节点的连接滑移是主要影响因素,其对加载点附近塔身主材和交叉斜材轴力的影响显著,第3节间主材和交叉斜材轴力的变化幅度分别达到34.8%和45.2%。螺栓滑移距离对塔身主材和塔腿斜材轴力最大值影响较小,但对加载点竖向变形影响明显。     

基底隔震高压隔离开关抗震性能分析

在以往的大地震中,高压隔离开关均遭受了严重的损坏,此类设备的损坏主要由于瓷柱脆性破坏造成。以往该类设备抗震性能的研究主要集中于瓷柱以及支架的研究。实际情况表明,高压隔离开关自身特点决定了仅依靠增强瓷套管及其支架的刚度,不能够从根本上解决其抗震问题。高压隔离开关设置基底隔震层,通过隔震系统的滑移吸收地震能量,基础只将有限的地震能量传给上部结构,减震效果显著。地震时程分析证明,基底隔震高压隔离开关具有较大的安全储备。     

电网冰灾典型线路段覆冰倒塔分析

在2008年初电网冰灾倒塔调研的基础上,建立了典型覆冰倒塔线路段铁塔、导线和绝缘子的三维模型,考虑档距、高差以及覆冰厚度引起的纵向不平衡张力对铁塔受力的影响,对线路段在均匀覆冰荷载和不均匀覆冰荷载作用下的导、地线张力及纵向不平衡张力进行计算,分析确定了线路覆冰倒塔的破坏模式,揭示了线路覆冰倒塔的主要原因。分析计算结果与现场实际破坏情况相吻合,表明导线覆冰过载以及覆冰产生的纵向不平衡张力是线路覆冰倒塔的主要原因。     

耐候冷弯型钢在220 kV 输电线路中的应用

将耐候钢冷弯成角钢加工制造输电铁塔,可以大幅减少传统的热镀锌防腐对环境的污染,具有良好的经济和社会效益。以厦门220 kV 梧侣-内官输电线路工程为依托,在国内首次开展耐候冷弯角钢输电铁塔的试点应用工作。根据设计及气候条件,研究、选用Q450 NQR1 高强度耐候钢,设计、加工耐候冷弯角钢铁塔,并进行真型试验测试,结果表明铁塔设计满足设计要求。目前,耐候冷弯输电铁塔已在输电线路中成功建设投运,为下一步的推广应用奠定了基础。     

高海拔输电线路走廊空气密度实测

开展西藏4300 m以上海拔高度输电线路走廊附近的气温、湿度、气压实测,获得了3个海拔高度、1年以上的实测数据,确定了气温、湿度和气压对高海拔空气密度的影响差异,统计分析了3个典型海拔高度的实测空气密度均值、最大值和最小值,按照3种统计参量分别计算了实测点空气密度相对于空气密度标准值的降低率。3个实测点空气密度降低率大都高于现行规范计算值,即在4300~4900 m海拔范围,按现行规范确定的空气密度进行输电线路抗风设计偏于安全。空气密度按照实测最大值考虑时,海拔高于4300 m地区的基本风压比基于标准空气密度的基本风压至少降低31.7%。研究结果可为高海拔地区输电线路抗风设计和运行维护提供参考和依据。     

特高压钢管塔主材长细比及径厚比的取值

文章选取1000kV淮南—上海(皖电东送)输变电工程的典型同塔双回钢管塔为研究对象,建立其梁杆混合单元的有限元模型,对塔身主材的应力进行了计算。结果表明杆端弯矩对主材应力的影响程度与其长细比密切相关。通过统计分析,给出了长细比与应力的对应关系。通过分析计算结果及对比国内外设计标准,提出了钢管塔压弯主材圆管截面的径厚比取值建议。研究结果可为我国特高压钢管塔的结构优化提供参考。     

摩擦摆隔震桥梁的设计及应用

摩擦摆支座(FPB)是一种性能优良的隔震装置,在国外的桥梁、建筑和工业工程中已有广泛应用,采用FPB进行隔震设计已得到美国各类抗震设计规范的肯定,并在国外通用的有限元软件中,如SAP2000,有专门的分析模型。目前,FPB在我国桥梁工程中的应用还很少。详细介绍了FPB的组成材料和力学性能,并将FPB的力学性能与我国桥梁抗震中应用较多的铅芯橡胶支座(LRB)进行了对比,FPB的力学性能在很多方面都优于LRB。