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1 000 kV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。     

新旧杆塔技术规定对刚性法兰设计对比研究

选取输电塔架中常见的157个法兰节点,分别按照新旧杆塔技术规范中刚性法兰的计算方法进行设计,并对比尺寸,分析了新旧规范对法兰板厚度的影响规律。为研究新规范设计方法的合理性,采用ANSYS对20个法兰进行非线性数值模拟,认为新规范在法兰板设计方面较旧规范更为合理。此外,研究中发现法兰中的螺栓处于拉弯受力状态,因此,以1个节点为例,通过改变有限元参数,分析比较了法兰板厚度、肋板厚度、肋板高度对螺栓受力的影响,指出增大法兰板厚度对螺栓受力性能改善最为明显。结合实际设计中螺栓的设计利用率,建议设计时将法兰板厚度计算公式t=5M/f中的系数5调整为6,可增大10%左右的板厚,改善螺栓受力情况,供实际工程应用参考。     

鸭嘴形横担上平面布材形式研究

利用ANSYS软件分析了输电铁塔鸭嘴形横担上平面的两种布材形式分别对其整体稳定极限承载力的影响。研究结果表明,当横担仅承受竖向荷载时,采用抽空端部节间斜材的形式优于抽空根部斜材的形式;当横担同时承受水平和竖向荷载时,横担上平面交叉斜材内力较大,应采用满布交叉斜材的结构形式。     

输电线路设计覆冰厚度统计模型取用

根据捷克斯洛伐克Studnice覆冰观测站1940—1999年的覆冰观测数据,分别采用正态分布、极值I型Gumbel分布、极值Ⅱ型Frechet分布、极值Ⅲ型Weibull分布对该数据进行了统计分析。由科尔莫戈罗夫-斯米尔诺夫λ拟合度检验结果表明,极值Ⅱ型Frechet分布能较好地拟合该地区的年最大覆冰荷载。由于微地形等因素的影响,线路覆冰厚度的统计分布随地区而异。覆冰厚度是影响冰区输电线路安全、经济的一个重要因素,可根据覆冰观测数据选择概率模型确定设计冰厚。     

输电塔风振响应研究

本文基于Matlab采用Davenport风速谱对大气边界层的脉动风速进行了模拟,并通过一具体的工程实例,采用Ansys分析研究了不同风场湍流度和结构阻尼比对输电铁塔风振响应的影响,同时计算了结构的风振系数。计算结果表明,风场湍流度和结构阻尼比对输电塔的风振响应有不同程度的影响,计算时应考虑两者的综合效应;按我国规范计算的结构风振系数小于美日规范。     

钢管塔新型内外法兰节点试验研究与有限元分析

提出了一种适用于钢管塔的新型内外法兰节点连接形式,阐述了该法兰的特点,指出其内外圈螺栓拉力的确定是该法兰节点设计的关键。为考察这种内外法兰节点的受力性能、破坏模式及内外圈螺栓的拉力,以榕江大跨越塔为背景,进行了2个内外塔脚法兰节点的大尺寸缩尺模型静力试验。同时,对试验模型进行了有限元非线性数值分析。试验与有限元分析结果表明:这种法兰节点受力合理,可用于实际工程;榕江大跨越塔新型内外塔脚法兰节点是安全可靠的。最后,结合试验与有限元参数分析结果,建议实际工程中在进行内外法兰节点设计时,当内外圈螺栓规格相同时,其外内圈拉力比值可统一取1.0;当内外圈螺栓规格不同时,建议外内圈螺栓直径相差不宜超过2个级别,其拉力比值可取为1.1。     

良态风场与台风风场下输电塔线体系气弹模型风洞试验

基于文献资料确定了工程所在地区的良态风场和台风风场参数。采用离散刚度法制作了五塔四线输电塔线体系气弹模型,开展了紊流场中多种风速、多个风向角下单塔及塔线体系气弹模型风洞试验。比较了良态风场和台风风场下单塔及塔线体系的风振响应和风振系数。研究结果表明:台风风场下单塔及塔线体系的位移均值和加速度根方差均大于良态风场,试验风速为7 m/s时位移差值分别为20%(单塔)和30%(塔线体系)左右,加速度根方差的差值分别为50%(单塔)和100%(塔线体系)左右;台风风场下输电塔的风振系数比良态风场下大7%以上。因此台风区输电线路设计要注意台风风场的高湍流特性对风振响应和风荷载的放大作用。     

桅杆的非线性随机研究

通过引入微小白噪声摄动 ,将桅杆的非线性动力方程转变成 Ito随机微分方程的形式 ,采用路径积分推导出该噪声模型响应概率密度函数的形式解 ,根据该函数的分布特征和平均 Poincaré图研究桅杆响应特性受激励参数的影响和混沌现象。算例分析表明 :桅杆响应特性依赖于激励的频率及其强度 ,而与激励方向基本无关 ;共振频率附近激励强度的增长将导致桅杆出现混沌运动 ,结构在水平面内各方向上产生大幅振荡 ,这是造成结构疲劳损伤累积的重要起因。     

桅杆结构风振响应及疲劳研究进展

桅杆结构是一种高柔结构,在风荷载作用下由于纤绳和杆身的相互作用,表现出较强的非线性特征,结构响应非常复杂。本文对桅杆结构特点进行了分析,介绍了关于桅杆结构风振响应的研究进展,以及在理论分析中时域、频域及其它的分析方法,总结了近期关于桅杆的风洞试验及现场实测工作。由于桅杆在随机风荷载下的疲劳破坏是一种主要失效形式,本文给出了考虑响应宽带性及非Gauss性的疲劳分析方法,并总结了在桅杆疲劳及可靠性研究方面的进展。最后对桅杆结构需要进一步研究的一些热点问题进行了讨论。     

新旧荷载规范对输电塔风振的影响

为分析新荷载规范关于风荷载方面的修订对输电塔结构风振的影响,采用线性滤波法并考虑空间相关性对某一特高压输电塔的风速时程进行数值模拟.采用有限元法分析输电塔的动力特性,对比了由于新荷载规范湍流度的提高对输电塔结构位移响应和加速度响应的影响.根据模拟结果按定义式计算结构的风振系数,并同新旧荷载规范中的风振系数计算表达式计算的结果进行对比.结果表明,由于新荷载规范对10 m高度名义湍流度和峰值因子有较大提高,而钢结构的阻尼比不变,在新规范规定下结构的风振响应增大20％左右,而风振系数在各高度处均有不同程度的提高.