輸電塔塔—線體系風振研究.pdf

1、輸電塔的自振周期較長，較接近于風的卓越周期，對風荷載十分敏感，其風振響應及其相應的安全性已成為目前研究的熱點。輸電塔除承受塔身風壓和重力外，還承受導線張力，導線的存在影響了塔架的動力特性、風振響應以及風振系數(shù)，因而有必要通過建立輸電塔塔線體系模型，研究塔線體系的動力特性、風振響應以及風振系數(shù)，以期得到對理論研究及實際應用均為有益的結(jié)論。本論文的主要研究工作有:
　　 (1)基于非線性有限元理論和輸電線找形原理，在ANSYS中完成

2、了輸電線的找形，對一個角鋼塔和一個鋼管組合塔分別進行了塔線體系的有限元建模。
　　 (2)基于AR法，考慮Kaimal脈動風速功率譜和空間三維的Davenport相干函數(shù)，運用MATLAB編程實現(xiàn)了具有多維空間相關(guān)性的多點脈動風速。模擬的脈動風速其功率譜與目標功率譜吻合程度較好，兩者的譜線趨勢是一致的，說明本文采用自回歸模型模擬風速時程的結(jié)果是準確可靠的，且本文所取的風速時程模擬參數(shù)是合理的。然后運用風壓與風速相互轉(zhuǎn)換的Bern

3、oulli表達式，最終將風速轉(zhuǎn)化為節(jié)點風荷載時程。
　　 (3)利用ANSYS中的子空間迭代法，對塔線體系進行有了動力特性分析，并和單塔的動力特性做了對比，觀察Y向的單塔頻率和塔線體系頻率，發(fā)現(xiàn)輸電線對輸電塔在Y向（橫向）的質(zhì)量貢獻大于剛度貢獻，即在Y向，由于塔線體系的質(zhì)量增大（剛度也增大，但質(zhì)量增大較剛度增大顯著），塔線體系一階頻率比單塔一階頻率小;而在X向，由于塔線體系的剛度增大（質(zhì)量也增大，但剛度增大較質(zhì)量增大顯著），塔線

4、體系一階頻率比單塔一階頻率大。綜上所述，輸電線對輸電塔在Y向體現(xiàn)的是質(zhì)量的貢獻，在X向體現(xiàn)的是剛度的貢獻，在X向（順導線方向）的剛度貢獻遠大于其在Y向的貢獻。
　　 (4)利用ANSYS中的Newmark-β法，對輸電塔塔線體系進行風振響應時程計算及分析，得到了節(jié)點位移、加速度響應，并和單塔響應做了對比，發(fā)現(xiàn)輸電線對輸電塔存在著顯著的剛度貢獻。此外還得到了單元內(nèi)力時程，著重分析了不同跨度下塔線體系的內(nèi)力，討論了跨度對塔線體系內(nèi)力

5、的影響，發(fā)現(xiàn)時程分析軸力最大值與平均風作用下軸力之比N2/N1隨跨度增加而減小，規(guī)范計算軸力與平均風作用下軸力之比N3/N1不隨跨度變化，且各個跨度下的N2/N1都小于N3/N1。
　　 (5)對輸電塔塔線體系的風振系數(shù)進行了計算及分析，并和單塔的風振系數(shù)做了對比。著重分析了不同跨度下塔線體系的風振系數(shù)，討論了跨度對塔線體系風振系數(shù)的影響。研究表明，塔線體系的風振系數(shù)(β)隨跨度增大而變小，而單塔的風振系數(shù)(β)隨跨度變化而保持