高壓輸電塔-線體系氣象條件致災(zāi)因素分析.pdf

1、高壓輸電塔-線體系具有塔體結(jié)構(gòu)高、跨度大、整體結(jié)構(gòu)柔性強(qiáng)，兼有塔狀高聳結(jié)構(gòu)和大跨度結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)，對(duì)氣象條件作用反應(yīng)敏感，容易發(fā)生振動(dòng)疲勞損傷和極端條件下的動(dòng)態(tài)倒塌破壞。對(duì)于輸電塔-線體系的設(shè)計(jì)和使用，氣象條件起著決定性作用。 本文以湖南地區(qū)掛靖線220kV輸電線路覆冰倒塔為例，考慮水平垂直檔距、高差、不均勻覆冰和風(fēng)荷載影響，對(duì)覆冰和風(fēng)荷載作用下輸電塔-線體系進(jìn)行非線性屈曲分析，計(jì)算出覆冰荷載以及風(fēng)荷載與覆冰共同作用下輸電塔結(jié)構(gòu)

2、的極限承載能力，分析了倒塔的主要原因。研究表明，過(guò)載和不均勻覆冰引起的不平衡張力以及風(fēng)荷載是倒塔的主要原因，重冰區(qū)覆冰架空輸電線路技術(shù)設(shè)計(jì)規(guī)程的荷載水平需要進(jìn)一步提高。 依據(jù)流體誘發(fā)振動(dòng)原理，結(jié)合已有覆冰計(jì)算模型，考慮降雨的分類，模擬了輸電塔-線體系不同高度導(dǎo)線的覆冰和風(fēng)荷載，對(duì)覆冰輸電塔-線體系在穩(wěn)定風(fēng)速激勵(lì)下的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行分析，并與不考慮塔線耦聯(lián)的導(dǎo)線舞動(dòng)分析結(jié)果及覆冰塔線擬靜力的分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，研究結(jié)果表明，塔-線耦聯(lián)體

3、系對(duì)覆冰導(dǎo)線風(fēng)振有很大影響，覆冰輸電塔抗風(fēng)設(shè)計(jì)安全度需要進(jìn)一步提高。 分析導(dǎo)線脫冰時(shí)的非線性動(dòng)力過(guò)程，建立適用于導(dǎo)線脫冰跳躍分析的兩塔三線模型，確定采用差分顯式積分作為計(jì)算方法。計(jì)算得到了輸電塔-線體系導(dǎo)線脫冰跳躍的時(shí)程響應(yīng)，并分析了檔距、轉(zhuǎn)角、高差等因素的影響。 根據(jù)荷載和結(jié)構(gòu)體系的特性，在考慮風(fēng)荷載梯度剖面分布、湍流脈動(dòng)方向性、湍流強(qiáng)度和功率譜密度的基礎(chǔ)上，對(duì)輸電塔-線體系進(jìn)行了脈動(dòng)風(fēng)速模擬。計(jì)算出在一定風(fēng)速情況下雨

4、的沖擊力。以舟山輸電塔為工程背景，建立了輸電塔-線體系的精細(xì)化有限元分析模型，研究了在風(fēng)單獨(dú)作用與風(fēng)雨共同作用下的輸電塔-線體系的動(dòng)力響應(yīng)，探討了雨荷載對(duì)輸電塔-線體系風(fēng)振響應(yīng)的影響。研究結(jié)果表明，雨荷載激勵(lì)對(duì)超大跨越輸電塔-線體系的影響不能忽略。 對(duì)輸電導(dǎo)線不均勻覆冰條件下塔-線體系在穩(wěn)定風(fēng)速激勵(lì)的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行分析。采用基于扭振激發(fā)機(jī)理的防舞動(dòng)裝置--失諧擺，對(duì)失諧擺的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)算，根據(jù)單塔模態(tài)分析得到的頻率計(jì)算TMD優(yōu)