新荷载规范修订对输电塔风荷载计算的影响研究

新修订的荷载规范对输电塔结构影响较大的风荷载作出了较大的修改,降低了表征平均风荷载的风压高度变化系数,增大了表征顺风向风振响应的风振系数。本文从随机振动理论出发,比较了新旧荷载规范风振系数计算公式的异同,并以某系列220kV四回路直线塔为例,详细分析了各类场地和各角度风下荷载规范修订对塔架和线条风荷载的影响,以及对不同高度的塔基底弯矩、塔腿主材轴力和塔重的影响。结果表明新规范导致输电塔塔架风荷载增加而线条风荷载减小,二者共同作用的结果取决于场地类别和角度风。风荷载增幅B类>A类>C类>D类,0°>45°>60°>90°。对于输电线路常见的B类场地而言,新规范将较大地增加输电塔结构的基底弯矩、主材轴力和塔重。     

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.     

针对角钢桁架的满利用率齿行法截面优化

在综合考虑应力与长细比约束的基础上,突破以往桁架优化单一应力约束与设计变量连续化的限制,提出满利用率设计思想,并引入C++语言中类的概念对截面为离散变量的角钢杆件信息进行分类优化,在优化的过程中采用了齿行的前进路线,使结果尽可能逼近真实最优解.通过一个三杆超静定桁架的截面优化实例,可以看出使用本方法在很大程度上提高了优化效率,改善了优化结果,充分体现了其相比于传统的满应力设计方法的优势.具体说明了该方法的程序实现步骤,为从事结构优化程序编制工作的人员提供参考.最后对具有除应力约束以外的局部约束条件的角钢桁架截面优化问题提出了一个可行的方向.     

塔腿加过渡段输电塔地震响应时程分析

以"成兰铁路阿坝松潘牵引站供电工程"500 kV的SZC4直线塔为研究对象,利用ANSYS有限元分析软件建立了1个平腿、2个常规高低腿和2个加过渡段高低腿输电塔空间有限元模型,采用时程分析法对输电塔的地震时程响应进行分析。计算结果表明,塔腿加过渡段输电塔与平腿输电塔相比自振频率有所降低,且降低幅度大于常规高低腿输电塔;由于塔腿加过渡段后输电塔的对称性变差,导致单向地震下垂直于地震作用方向的位移响应变大;塔腿加过渡段铁塔在三向地震下的某些杆件内力峰值有所增大,但与杆件的设计允许内力相比,9度设防烈度下受力最大杆件的地震力也只占到设计内力的36%,荷载组合后不会超出整塔的承载能力,地震效应不起控制作用。塔腿增加过渡段后,铁塔的竖向刚度变得不均匀,横隔面成为薄弱环节,高烈度地震设防设计时应对塔腿处及塔身的横隔面进行加强处理。     

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。     

桅杆结构振动特性简化计算

将桅杆结构振型表示为三角级数形式 ,基于Lagrange第二方程 ,推导弹性支座连续梁模型简化振动方程。给出了不同情况下桅杆结构低阶频率和振型的实用计算表格 ,并通过计算实例与有限元方法进行比较 ,两者结果吻合较好     

帷幕式桅杆结构风振响应实测与分析

本文对 1座 42m高三方四层纤绳的三角形断面格构式桅杆进行了动力特性分析和风振响应实测 ,通过对测点的加速度响应分析得到一些有益结论。由于纤绳布置的不对称 ,加之纤绳初应力严重不足 ,弯扭振动为桅杆的主要振动。桅杆的自振频谱也很密集。对于这种悬挂反射网的桅杆 ,在设计、施工中应尽量保证纤绳对称性和初应力要求 ;同时 ,在设计时建立考虑空间杆身结构、并按纤绳实际布置和初应力建立模型进行非线性分析是必要的。     

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。     

随机风荷载作用下桅杆结构响应矩计算的离散分析法

整体考虑纤绳的空间振动以及纤绳、杆身的相互影响,推导出桅杆结构在随机风荷载作用下的非线性振动方程;在此基础上采用随机振动的离散分析理论,推导出结构响应均值和方差的递推式。由于结构的非线性特征,矩方程中包含位移的高阶矩,递推方程式不闭合。引入Gauss闭合假定,将影响的高阶矩用值和方差表示,递推方程式成为响应均值和方差的非线性方程,可以迭代求解。该方法计算效率高,收敛快。算例表明,该方法计算结果与Monte Carlo模拟结果符合较好。     

角度风作用下角钢输电塔头风荷载风洞试验研究

对±1 000 kV准东-华东特高压直流输电线路角钢塔的塔头模型进行了风洞试验,利用高频测力天平技术研究了塔头模型在角度风作用下的气动力特性。通过逐个拆除横担的方法（间接测量法）,分别获得了塔头左右两个横担的气动力系数、角度风系数和荷载分配系数。结果表明：角度风作用下横担阻力系数的最不利风向角为10°,升力系数最不利风向角为30°;塔头左右两个横担的角度风系数在0°～75°风向角范围内比较接近,但在75°～90°风向角下处于下游横担的角度风系数明显小于处于上游横担的角度风系数;荷载分配系数不宜直接通过将角度风系数按风向角分解得到,横向升力的影响不可忽略;根据试验结果给出了角度风系数的拟合公式,可为实际工程设计提供依据。