高壓輸電塔線體系非線性振動(dòng)特性分析.pdf

1、高壓架空輸電線路體系是一種大跨度、高柔性結(jié)構(gòu)，具有本質(zhì)非線性的特征，然而現(xiàn)行規(guī)范則是把輸電塔和輸電線分開(kāi)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，將輸電線所承受的風(fēng)荷載以靜力荷載的形式施加在輸電塔掛線點(diǎn)上，同時(shí)采用風(fēng)荷載調(diào)整系數(shù)來(lái)近似考慮輸電線的風(fēng)振效應(yīng)，不考慮輸電塔與輸電線振動(dòng)之間的相互影響。這種線性設(shè)計(jì)理論對(duì)于塔線體系的非線性振動(dòng)特性估計(jì)不足，使得強(qiáng)風(fēng)時(shí)輸電線路結(jié)構(gòu)的破壞較為嚴(yán)重。因此，從塔線體系整體的角度來(lái)分析輸電塔與輸電線振動(dòng)的相互影響規(guī)律，對(duì)于更準(zhǔn)確地把握

2、塔線體系的本質(zhì)非線性振動(dòng)特性以及體系在風(fēng)荷載作用下的響應(yīng)特點(diǎn)具有較大的實(shí)際意義，同時(shí)也可為塔線體系的合理設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。
　　論文首先建立了輸電塔線體系的有限元分析模型、模擬了作用在塔線體系上的風(fēng)荷載，接著對(duì)輸電線的非線性振動(dòng)特性進(jìn)行了理論分析和有限元數(shù)值模擬研究，然后分析了輸電塔線耦聯(lián)體系的非線性振動(dòng)特性，討論了阻尼、自由振動(dòng)初始位能、激勵(lì)幅值等參數(shù)對(duì)體系振動(dòng)特性的影響，論文最后對(duì)設(shè)計(jì)風(fēng)速下輸電塔線體系的風(fēng)致非線性振動(dòng)進(jìn)行了計(jì)

3、算分析。
　　本文主要結(jié)論如下：
　?。?）輸電線面內(nèi)外振動(dòng)的高階振動(dòng)頻率與基頻存在近似整數(shù)倍的關(guān)系，面內(nèi)外高階振動(dòng)頻率存在近似1:1的關(guān)系，輸電線具有本質(zhì)非線性特征。
　　（2）自由振動(dòng)條件下，輸電線面內(nèi)外振動(dòng)會(huì)發(fā)生耦合，產(chǎn)生較大的位移和動(dòng)張力幅值，能量在面內(nèi)外振動(dòng)之間轉(zhuǎn)移，隨著初始能量的增大，耦合現(xiàn)象會(huì)更加明顯，同時(shí)阻尼并不能抑制內(nèi)共振的產(chǎn)生。輸電線上的能量會(huì)向非直接受激勵(lì)的輸電塔架轉(zhuǎn)移，輸電塔架的響應(yīng)呈現(xiàn)發(fā)散特點(diǎn)

4、，因此，在較大初始能量的條件下，不考慮塔線耦聯(lián)作用對(duì)于輸電塔是偏于危險(xiǎn)的。
　?。?）諧波激勵(lì)下，輸電線會(huì)產(chǎn)生主共振響應(yīng)，位移和動(dòng)張力幅值都會(huì)明顯增大，而且隨著激勵(lì)幅值的增加，共振現(xiàn)象更加明顯。輸電塔架與輸電線也會(huì)產(chǎn)生較自由振動(dòng)時(shí)更為強(qiáng)烈的共振響應(yīng)。地線由于缺乏絕緣子的約束，故對(duì)于簡(jiǎn)諧激勵(lì)更為敏感，同時(shí)也會(huì)引發(fā)塔架更為強(qiáng)烈的振動(dòng)響應(yīng)。因此，簡(jiǎn)諧激勵(lì)下，輸電塔架的設(shè)計(jì)需考慮耦聯(lián)作用。
　?。?）設(shè)置阻尼對(duì)于線性振動(dòng)具有很好的抑