输电塔风荷载反演实例研究

作为大型复杂生命线工程系统的重要组成部分,输电系统的破坏将导致供电系统的瘫痪,给社会和 人民生命财产造成严重的损失．目前,人们对输电塔的动力性能,尤其是输电塔在风荷载作用下结构性能 的了解相当缺乏,由于分析手段和分析理论的局限性,目前研究成果尚很难准确反映真实结构的动、静力 特性．本文介绍了输电塔风荷载反演原理,结合江黄线输电塔的现场风振实测,获取结构的真实响应进行 风荷载反演分析．     

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．     

大跨越输电塔线体系气弹模型风洞试验

以建设中世界最高输电铁塔——— 346 .5m高、5 0 0kV江阴大跨越塔为工程背景 ,通过气弹模型风洞试验 ,对大跨越输电塔线体系动力特性和风振响应进行了研究 .采用外形、质量、刚度分离的处理方法设计了大跨越塔模型 ,塔线体系为两塔三段线模型 .用自由振动法测得单塔和塔线体系的自振频率和阻尼比 ,进行了多个风速下单塔、塔线体系在均匀流场和紊流场中的风洞试验 .通过对试验结果的分析 ,揭示了大跨越输电塔线体系动力特性和风振响应特点 ,为实际工程抗风设计提供了依据     

输电塔基础斜桩非线性p-y曲线

为了解黏性土中斜桩对侧向荷载作用的响应规律,利用非线性p-y(土抗力-挠度)曲线法研究了斜桩特性.基于试验得到的斜桩土抗力分布曲线,将斜桩理想化为梁单元,土体离散为弹塑性弹簧单元,通过自编计算机程序对斜桩非线性p-y曲线进行了计算和分析.结果表明:计算得到的p-y曲线与试验结果吻合较好,轴向荷载引起的负斜桩沉降小于正斜桩;在相同侧向荷载作用下,负斜桩桩身挠度和内力均小于正斜桩;负斜桩具有侧向承载力大而变形小的工程特性,工程设计应尽量采用负斜桩布置形式.     

钢筋混凝土柱滞回性能的数值模拟

为准确模拟钢筋混凝土柱的滞回性能,文章基于截面纤维模型,采用钢筋和混凝土的单轴本构关系,利用CANNY程序对框架柱在低周反复荷载作用下的滞回性能进行模拟;并将计算的结果与7根不同配筋、截面、混凝土强度等级以及轴压比的柱试件进行对比分析。分析计算结果与试验结果吻合较好,表明所采用的材料本构模型及其分析方法能够较全面准确地反映钢筋混凝土柱在反复荷载作用下的复杂受力行为。     

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...     

冻灾中南方输电塔失事的分析

采用Ansys有限元分析软件,建立了输电塔和导线的三维模型,对各种情况下所引起的结构变形作了比较.通过分析发现,输电塔在剧增的裹冰荷载下产生压塌和倾倒破坏.结论表明目前输电塔的设计规范有待改进,以防止超重裹冰情况下产生破坏.     

窄基角钢输电塔风振系数研究

窄基角钢塔是一种占地少的新塔型,因其高宽比大的高柔结构在风荷载作用下响应敏感,在窄基塔结构设计中,风振系数的取值对风荷载的计算非常重要,目前国内外规范难以获得窄基塔风振系数的取值。为此,文章针对中国东部电网某线路上4座典型的窄基角钢塔,建立其力学分析模型,采用有限元法和结构动力时程分析获得各窄基塔的风振系数,然后与随机振动理论以及设计规范所得结果进行比较分析。结果表明,依据该文采用时程分析方式获得的风振系数与随机振动理论分析结果吻合,然而目前规范中取自普通杆塔结构的风振系数取值不适用于窄基角钢塔。最后,利用动力时程分析获得的风振数据进行拟合,提出了窄基角钢塔风振系数的简化计算公式,为类似杆塔设计提供参考。     

覆冰对某输电塔影响的研究

覆冰对输电塔的影响是通过整个输电线路上各方面因素共同作用的。不同的档距、高差、转角以及风载等因素都会使覆了冰的输电线路的稳定性遭到破坏,从而引起输电线拉断及铁塔倒塌。通过MSC.MARC软件建立了输电塔模型,根据覆冰载荷的计算机理,得到不同档距、转角及风速条件下,输电塔在各个冰厚载荷作用下所产生的等效应力以及输电线所受的拉力,并将各个冰厚载荷作用下的结果进行分析比较,总结出倒塔的主要原因。     

角钢输电塔杆件风压及体型系数的风洞试验研究

以220 kV角钢输电塔为研究对象,设计制作了1:2.5的大比例刚性节段模型,在均匀湍流场中进行同步测压风洞试验,获得了输电塔主材、斜材和辅材杆件的风压分布规律和体型系数沿杆件展长的分布.归纳了风荷载对塔身各杆件的作用特点以及体型系数随风向角的变化规律.对于角钢杆件,当角钢内角迎风时,阻力系数与升力系数均较大,杆件处于双向受力状态.对整塔段的体型系数进行了试验值和国内外规范取值的对比.结果表明:按我国规范取值偏小,试验值与国外规范取值接近.     

架空输电铁塔动力风响应的数值模拟

运用有限元数值方法分析了两跨三基架空输电线路的顺风向动力响应.中间铁塔由空间梁单元进行模拟，两端的铁塔通过动力等效简化为梁模型。假设悬垂架空线节点具有空间三个方向平移特征，并引入了几何非线性的影响。在考虑各节点风力空间相关的条件下，利用Karman 风速功率谱对节点风力进行了数值模拟。研究表明，在分析架空输电铁塔风载条件的动力响应时，应该考虑架空线的动力响应特性的影响。提出的计算方法为进一步研究输电线路结构 的安全性与可靠性提供了基础。     

输电铁塔主材节点滞回性能研究

针对输电铁塔主材双肢搭接节点,分别建立了单一剪切面连接与双剪切面连接的螺栓连接节点有限元仿真模型,通过施加低周循环载荷获得了节点的滞回曲线,给出了骨架曲线分析,耗能能力分析以及刚度退化分析,研究了输电铁塔螺栓连接节点在低周循环载荷作用下的耗能能力与力学性能,结果表明：单剪连接与双剪连接的节点线弹性变形过程基本一致,此后两种节点都出现滑移现象,双剪连接节点经历两次滑移过程;螺栓滑移过程中,节点耗能能力最强;双剪连接节点极限承载能力更强,刚度保持特性更佳,耗能能力更强。     

基于ANSYS的输电铁塔极限承载力研究

运用有限元仿真软件ANSYS建立了输电铁塔的有限元仿真模型．进行60°风工况的极限承载力分析,仿真结果表明：输电铁塔破坏位置发生在变坡处的塔腿上,破坏极限为1．67倍的100％设计荷载．     

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。     

角度风作用下输电塔塔腿子结构风荷载风洞试验

完成了不同风速下2个典型特高压直流（UHVDC）输电塔角钢及钢管塔腿模型的高频测力天平（HFFB）风洞试验,研究了塔腿在斜风作用下气动力系数、角度风系数以及风荷载分配系数的分布规律,并与各国规范计算值进行了对比分析。分别构造了角度风系数以及考虑横向升力影响的夹角α的非线性函数形式,并通过试验值拟合分析确定了相关的拟合参数。结果表明：阻力系数、合力系数以及角度风系数均呈M型分布。角钢塔腿气动力系数均大于对应风向角下钢管塔腿的气动力系数,而两者角度风系数总体比较接近。各国规范计算值整体上低估了塔腿的角度风系数。角钢塔腿中风荷载分配系数的计算应利用考虑横向升力的夹角α对角度风系数进行三角变换。提出的拟合公式可为工程设计提供参考。     

含点缺陷的光子晶体波导传输特性的研究

运用FDTD算法研究了含点缺陷的光子晶体波导的传输特性。首先分析了该波导的传输谱,然后动态模拟了光与波导相互作用的过程。结果表明在光子晶体波导中引入点缺陷有利于对光的控制,从而对光子晶体波导器件的设计有着一定的理论指导作用。     

索塔周日变形特性研究及其应用

根据南京长江第二大桥195.41m高的斜拉桥索塔柱的实测变形值,研究了温度、日照和风速等因素作用对塔柱变形的量值。利用GPS定位系统动态监测塔柱在风荷作用下的振动特性。对大桥钢箱梁的定位和安装起到一定的指导意义。     

220kV同塔四回输电线路不平衡度分析及抑制措施研究

为了节约占地面积,减少电力系统成本,很多地区采用同塔多回线路的输电方式。但是采用同塔多回输电方式带来电压电流不平衡度问题,影响系统稳定性。本文介绍不平衡度计算方法。并针对220kV同塔四回输电线路,采用PSCAD/EMTDC仿真建模研究进行补偿,明显的降低不平衡度。通过研究可知：在长线路较大负荷下,零序电流与电磁穿越不平衡度是主要补偿对象;采取逆相序排列方式下,零序电流不平衡度依旧较大;在便于工程施工与较低不平衡度相结合的情况下,推荐采用同向三次换位方式进行同塔四回输电线路不平衡度补偿。     

冷却塔对大气扩散影响的数值模拟

利用计算流体力学模型Fluent, 模拟多个冷却塔对大气流动和湍流场的作用, 用拉格朗日随机粒子模式进一步模拟其大气扩散影响。针对一个内陆核电厂的设计方案进行模拟, 共有4个冷却塔和4个常规烟囱排放口。取当地典型风速1.5 m/s和中性边界层条件模拟ESE, SSE和SW这3个方向来流的塔体扰动情况。对应各风向各取2个排放位置进行扩散模拟并计算扩散参数。结果显示, 在扰动最小的风向条件下, 冷却塔几乎对扩散没有影响, 扰动严重时水平和垂直扩散参数可分别增大2个和1个稳定度级别, 这种影响在1 km之内最为明显。     

双曲线冷却塔爆破拆除数值模拟研究

利用LS-DYNA对北京京丰热电厂95 m高钢筋混凝土双曲线冷却塔爆破拆除进行模拟分析,建立3种不同爆破切口角的有限元模型,研究切口角度对冷却塔影响,分析了正常的切口角度（234°）下冷却塔倒塌机理. 研究结果表明,较小的切口角度（210°）会造成冷却塔在倒塌过程中屈曲失稳,而较大切口角度（250°）时会造成支撑部位提前破坏,易出现后坐现象,两者均不利于倒塌的控制.