特高压长悬臂输电塔与输电塔-线耦合体系的风振特性

对±1 100 kV特高压长悬臂输电塔进行了有限元动力时程分析,采用单塔模型和塔线体系研究了不同风向作用下塔身和横担的风振响应特性,分析了横担总宽度对输电塔风振响应的影响.结果表明:长悬臂输电塔的一阶振型为扭转振型;随着分析的横担部位不断远离塔身中心,位移响应均方根在X方向略有削弱而在Y方向逐渐增大; 0°风向下塔线体系模型和单塔模型的风振响应较为接近,而在45°风向和90°风向下塔线体系模型的风振响应较大;横担总宽度增大时塔身部位风振响应也相应增大,横担部位风振响应在Y方向增大而在X方向略有减小,且影响效果在不同风向时呈现出一定的规律性.分析结果为长悬臂输电塔的抗风设计提供参考.     

双向荷载作用下FRP复合材料横担体系受力性能试验研究

为了解FRP复合材料横担在双向挂线荷载作用下的力学性能,本文对其进行了模拟双向荷载作用下的足尺试验研究,观察了复合横担试验现象,分析了复合横担整体受力与位移关系曲线,并对横担梁和拉索的FRP复合材料及钢套管的应变分布规律进行了深入分析。研究结果表明:复合横担体系在设计荷载作用下整体变形明显,横担梁中部截面外鼓变形明显,拉索侧向位移较大;复合材料层间发生轻微撕裂现象,复合材料与钢套管之间连接可靠,未发生粘结滑移破坏;荷载与位移之间基本呈线性变化,曲线没有出现明显的突变或拐点,复合横担基本处于弹性工作状态,表现出较好的受力性能;横担梁复合材料应变大于其钢套管应变,横担梁中部截面应变最大;拉索复合材料应变随荷载的增大而迅速增大,且远大于其钢套管的应变;拉索受力大于横担梁,需对拉索采取一定的增强措施,以保证横担体系的整体受力要求。复合横担试验荷载达到了工程设计要求。     

输电塔横担螺栓铝合金防松垫片的防松性能研究与改进设计

轴向拉压载荷以及横向剪切载荷是输电塔横担螺栓连接结构的主要受力形式.针对输电塔横担螺栓连接结构在风载作用下发生松动的现象,提出一种使用铝合金两面凹凸垫圈自锁双螺母的组合防松螺栓.对不同的防松螺栓垫圈进行风动激励研究,研究工况分别为使用不同形状垫圈和自锁双螺母的组合防松螺栓,分析不同组合防松螺栓的防松性能,提出组合载荷作...     

交流输电线路绝缘子破坏后的结构非线性有限元分析

为了探讨绝缘子破坏失效对交流塔输电线路结构的受力影响,研究了适用于分析构件失效后输电线路结构动响应的宏观建模方法,包括输电塔建模、输电导线建模和绝缘子建模;采用瞬态动力分析方法计算了高压交流输电线路耐张段一基塔在发生上横担一组绝缘子突然断裂破坏后,邻近破坏处的导线、绝缘子、塔构件的动态张力.分析结果表明,上横担一组绝缘子破坏失效后,破坏档未破坏端导线的张力超过了技术规程中的设计值;导线的跌落对破坏档未破坏端的上横担绝缘子受力有较大的影响,而对上横担杆件没有明显的影响.     

一种基于全卷积神经网络的横担姿态测量方法

为满足配电线路维护机器人更换避雷器的作业需求,提出了一种基于全卷积神经网络的横担姿态测量方法.通过分析三维几何特征建立了横担姿态模型;采用基于全卷积神经网络的图像分割方法获得横担区域,并以此作为掩膜进行边缘检测,去除环境干扰;采用基于投票法和霍夫空间约束的直线检测提取横担主体区域轮廓直线,并给出了求解横担姿态向量的算法.实验结果表明:所提出方法能较为精确地测得横担姿态,为机器人自主更换避雷器奠定了良好基础.     

横肋截面类型对铝模板力学性能的影响

横肋是影响铝合金模板承载力的重要构造。为研究横肋截面类型对铝合金模板的力学性能,开展了梯形截面横肋的铝合金模板的三分点加载试验,并将其试验结果与采用abaqus软件的精确化建模得到的数值结果进行对比,验证了数值模拟的可靠性。并在此基础上,通过数值模拟研究了方形、工字形和T形3种横肋截面类型的铝合金模板力学性能。结果表明,铝合金模板在标准荷载作用下,其边肋的拉应变最大,属于危险截面。横肋截面类型是影响横肋自身乃至铝合金模板整体受力状态的关键因素,T形截面是单轴对称截面中最优的截面类型,方形截面是双轴对称截面中最优的截面类型,而双轴对称截面横肋的最大应力产生在横肋中间,可有效避免横肋两端焊接的薄弱处,双轴对称截面的横肋受力更合理,因此方形截面是最佳横肋截面类型。在横肋截面形状方面,与方形截面面积相比,T形和工形截面面积分别下降了41.9%和21.2%,T形截面是材料用量最少的横肋截面类型,可用于一些受力较小的结构,如小矮墙等结构处。     

高压输电塔线体系风冰振动力特征分析

以安徽省六安市某输电塔为例,利用大型有限元软件ABAQUS6.9建立了输电塔架以及输电塔线体系的力学模型。分别对其进行计算分析,得到如下结论：输电塔线体系的振动表现为导地线的弦振动为主,振动时高阶振型均表现为导地线的一次弦振动。导地线振动时其内部产生张力,带动输电塔架的振动,塔架振动产生的位移与导地线的位移叠加,又会引起导地线内部应力的变化;输电塔线体系的覆冰,增大了塔线体系的质量,限制了塔线体系的振动,使得其振动的周期增大,自振频率减小。     

台风载荷作用下输电塔线体系时程分析及补强措施

为研究±800 kV输电线路所使用的横担较长的铁塔在受到台风载荷作用时的时程响应分析,通过建立三塔两线有限元模型,基于风速不随高度变化的Von Karman谱,利用谐波叠加法生成了基准风速为50 m/s的风速时程,应用模拟的台风载荷进行时长为50 s的时程分析,共分析了风载荷45°、60°、90°作用下塔线体系的三种情况。仿真结果显示,在45°和60°风作用下,铁塔中部、塔头和塔身连接的平口处应力超过屈服强度,导、地线挂线板处所受应力也超限,铁塔在90°风作用时,塔身腰部主材和塔腿主材应力也超过屈服强度。要预防台风对铁塔的破坏,应该从上述三个部位对铁塔进行补强,在塔腿及塔腰之间增加水平材是一种有效的加固措施。     

一种新型铝合金附着式升降脚手架的力学性能分析

针对一种新型的铝合金附着式升降脚手架,根据其在截面的复杂性和结构体系组成材料的性质不同,将新型铝合金附着式升降脚手架分为架体结构和支座结构,分别采用建筑结构有限元软件SAP2000和通用有限元软件ABAQUS进行了正常使用工况下的结构内力和变形分析.为了比较不同地震波作用下的结构响应,本文选取了人工波,Hol-list...     

单回转双回开断塔下方的工频电场分布及其影响因素研究

单回转双回架空线路开断塔可将单回线路开断后,转角90°形成不同相序的双回线路继续走线,这种杆塔的使用可有效减少塔基占地面积,节约线路成本。为研究开断塔下方的电场分布特征,文章对110 kV单回转双回架空线路开断塔进行了三维电场计算,对比了常规直线塔与开断塔下方电场强度,分析了导线相序组合、导线水平相间距离、横担高度、风偏对开断塔下方电场强度的影响。结果表明:相同影响因素下,开断塔下方电场强度大于直线塔下方电场强度;逆相序布置下的开断塔下方电场强度最小;开断后的双回架空线水平相间距离减小,开断塔下方电场强度随之减小;横担高度增加,开断塔下方电场强度随之减小;随着风偏致跳线串偏移角的增大,地电位作业人员体表电场强度随之增大,开断塔下方距地面1.5 m高水平截面电场分布近乎不变。该文研究结果能够为开断塔的优化设计提供参考。     

35 kV输电线路复合横担极限承载力研究

近年来,复合材料逐渐被广泛应用于输电杆塔横担结构中,为了研究复合材料横担的极限承载力,本文对35kV复合材料横担进行了极限承载能力试验,得到各个测点在不同横向载荷作用下的位移和应变;建立该复合横担的有限元模型,通过计算得到相应测点的位移和应变结果;结合试验与仿真结果,分析了复合横担在横向载荷作用下的变形规律;通过分析根部压接对复合横担极限承载能力的影响,提出了一种新的法兰与复合材料芯棒的连接方式。研究结果表明：当横向载荷达到16.91kN时,芯棒上表面与法兰开始脱离,当横向载荷达到29.81kN时,复合横担根部发生失效;结合仿真与试验结果,证实了复合横担根部压接脱离是决定复合横担极限承载力的重要因素之一;提出的新型根部连接方式可以有效提升复合材料横担的极限承载能力。     

±800kV直流线路邻近耐张塔档弧垂与验评规程偏差的讨论

110kV～500kV架空电力线路工程施工质量及评定规程》（DL∕T 5168-2002）中对导、地线相间弧偏差一般按合格级300mm,优良级250mm执行,连续档紧线观测弧垂时,必须执行这个标准,但输电线路工程遇到连续档较少的耐张段时,难免会选择邻近耐张塔档作为观测档,铁塔受转角度数、横担宽度、基础预偏、横担预拱、耐张串长、串重等影响,相间实际档距和高差可能不相等,这种情况下观测的弧垂就不一定能《评定规程》标准执行。本文以工程实际为例,计算相间弧垂实际偏差,探讨邻近耐张塔弧垂观测方法。     

输电塔-线体系的风致动力稳定

结合增量动力分析法和弧长法有限元分析了安徽某输电塔-导地线结构的风致动力稳定,通过杆塔顶侧移比、底层受压侧主材应力和导线挂线点反力、张力和振幅的变化规律分析了塔-线相互作用及结构动力失稳前、后的受力特征。根据非线性静力与动力失稳塔顶侧移比相等原则得到了不水平档距塔-线结构动力失稳临界平均风速。研究结果表明,塔-线结构动力失稳过程主要为杆塔挂线点杆件屈服、塔身底部受压侧主材屈服、塔顶侧移比增大、塔底主材压屈;随着水平档距增加,塔顶侧移比增大,挂线点反力增大,导地线张力减小,导地线振幅增大,动力失稳临界平均风速减小;输电塔的风致稳定性设计应考虑动力效应及塔-线相互作用的影响。     

滑坡区输电塔线体系抗变形能力及动力响应分析

滑坡区输电线路由于风荷载作用产生的附加内力,承受地表变形能力大幅降低,极易发生断线、倒塔等事故,因此对输电塔线体系在风荷载和地表变形作用下进行安全性研究具有重要意义。以滑坡区某220 kV输电线路为研究对象,建立两塔三线体系有限元模型,并通过Kaimal谱和线性滤波法建立风荷载模型,对输电塔线体系在无风工况下的抗变形能力和设计风速工况下的动力响应进行分析。结果表明,在无风工况下,塔腿的沉降变形对输电塔线体系的影响最严重,铁塔发生屈服的杆件主要位于塔脚点、第一横隔材与斜材连接点以及第一横隔材与主材连接点;在设计风速条件下,塔线体系大部分工况仅能承受正常无风工况下的塔腿变形的60%～80%,垂直于线路方向的双腿沉降工况抗变形能力下降得最严重,仅能承受正常工况的30%,同时,塔线体系导、地线的应力以及塔头的位移均会在动力响应达到峰值时超限,从而导致塔线结构失效。     

输电塔-线体系动力响应影响参数分析

对两相邻直线输电塔进行了非线性动力时程分析,分别分析了绝缘子长度、导地线初始应力和输电塔档距三方面对输电塔-线体系风振响应的变化规律.结果表明:绝缘子长度在6～7m范围内,导地线的初始应力为最大应力的55%左右时,两相邻输电塔的最大位移同时达到最小值,但塔架的最大速度、最大加速度在此过程中的改变量较小,变化趋势不明显;当输电塔的档距为400m时塔顶位移最大.     

耦合晃动工况下填料塔流体分布性能

基于一套冷模填料塔晃动试验装置研究海上晃动工况对填料塔流体分布性能的影响。根据横摇、纵摇、横荡、纵荡、垂荡、艏摇6个单自由度晃动试验结果,分析筛选出对流体分布性能影响较大的晃动形式。以此为基础两两相互耦合得到两自由度耦合晃动工况。再通过分析塔出口截面处的整体流量分布、环形流量分布、径向流量分布、壁流量分布试验指标,得出两自由度耦合晃动条件下填料塔流体分布规律。结果表明,摇摆及摇摆+摇摆的耦合晃动工况对液体的流动性能影响较大,并且随着晃动幅度增加,流体不均匀性增大。平荡对于液体流动性能的影响较小。     

安徽省110-220 kV输电线路专用杆塔塔型典型设计

针对安徽省涉T接、开断线路工程方案设计不足和设计参照缺少的问题,提出采用多元横担与空间转接的专用杆塔方案,按照电压等级、气象条件、导线截面和技术方案等划分了15个模块46种塔型,对设计条件、杆塔规划等进行详细说明,并在安徽省的输电线路工程中进行了试点应用,取得了显著的经济社会效益.     

钢管组合大跨越输电塔结构动力特性研究

利用有限元分析软件ANSYS建立了钢管组合大跨越输电塔SZK系列的杆梁混合分析模型,采用子空间迭代法得到了结构的前5阶模态,对比以实测所得的周期近似公式,经过修正得到了该类结构的不考虑导地线影响的更加精确的第一阶周期计算公式．文章进一步考虑导地线的影响,研究不同垂直档距下输电塔的动力特性,了解了结构动力特性的变化特点,并引进考虑导地线影响的周期放大系数,修正了第一阶周期计算公式．分析研究对输电塔的抗震、抗风设计有一定参考意义．     

台风作用下输电线路风振系数及抗风性能研究

为研究良态风与台风作用下的输电线路风振系数,以广东省国古线一铁塔为原型建立了有限元模型,采用谐波叠加法模拟了台风风场,并开展了动力分析.首先,对比了5种国内外设计规范的风振系数计算方法,发现各规范均未单独考虑台风的强脉动特性;然后,基于惯性力法获取了铁塔风振系数并揭示了塔线耦联效应的影响.最后,利用生死单元法定量评估了两种风场下输电线路的抗风性能.结果表明:台风的高湍流特性导致顺风向风振系数大于良态风对应值;导线可增大铁塔横风向基频,并使铁塔振型由单塔的弯曲型变为塔线体系的弯剪型,塔线体系横担处风振系数大于单塔;湍流度从0.14提高至0.20,临界倒塌风荷载降低约11%.因此,台风多发地区的输电塔设计应适当提高湍流度取值,必要时还应考虑塔线耦联效应.     

新型单回路T接塔线体系的风致静力及动力稳定性研究

文章以35 kV输电线路中一种新型单回路T接塔作为研究对象,在塔身四周设置横担实现T接,T接过程中导线始终保持三角排列,结构受力更加合理.对风载诱发的非线性静力稳定性及非线性动力稳定性进行研究,获得其载荷-位移曲线,并给出此塔线系统失效模态.基于Kaimal谱建立风载荷模型,用MAT-LAB编程模拟获得了各高度脉动风,...