大跨越输电塔结构风振系数研究

在输电塔结构设计中,风振系数的取值非常重要。本文结合500kV崖门大跨越输电塔工程实例,通过输电塔结构时程分析,得到结构在风荷载作用下风振响应,统计了输电塔结构的风振系数取值,与多种现行规范进行比较,对大跨越输电塔结构抗风设计给出了建议。     

考虑塔-线耦合作用的输电塔体系风振系数研究

考虑塔-线耦合作用的体系风振响应以及对应情况下的输电塔等效风荷载的风振系数取值是输电塔抗风设计的基础,结合某220kV输电线路一塔两线实例,通过气弹性风洞试验和有限元数值模拟的方式,研究输电塔在考虑导、地线耦合作用下的风振响应规律,计算其对应的输电塔等效风荷载的风振系数,并与我国现行规范中的相关取值进行对比,结果表明:横担和输电线的存在使得塔身中上部的风振系数明显增大,在进行输电塔设计时需考虑其影响;建议采用《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)和《高耸结构设计规范》(GB50135—2006)来计算风振系数时,对横担位置进行修正或单独考虑,而《架空输电线路荷载规范》(DLT5551—2018)更适用于输电塔类结构的风振系数的计算。     

基于SAP2000有限元的景观输电塔风振响应研究

鉴于传统输电塔结构造型单一,针对兼顾结构美观性与周围环境协调性新型景观输电塔,采用AR模型模拟20 km/h的风速时程作用下进行风振响应分析,并把风振系数理论计算值与规范计算值进行了比较.结果表明:随着高度增加,输电塔风振系数基于软件SAP2000实际计算值与规范计算值相差较大,建议风振系数值采用理论计算值.     

基于修正的广义风荷载谱的输电塔架风振系数计算方法

本文分析并指出了《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》(DL/T5154-2002)中关于计算输电塔风振系数条文中存在的问题,引进了基于输电塔气弹模型风洞试验数据得到的输电塔顺风向1阶广义风荷载谱模型,并对其进行了地貌和振型修正。详细推导了基于修正的输电塔1阶广义风荷载谱计算其风振系数的方法,采用该方法计算了某大跨越输电塔的风振系数,并且与基于准定常理论采用Daven-port谱和规范方法计算得到的风振系数进行比较,所得结论具有重要的参考价值,可以直接为输电线路工程设计提供借鉴。     

多回路输电塔风振系数研究

多回路输电塔由于质量与面积沿杆塔高度存在突变,按照规范公式求解风振系数将偏于危险。基于杆塔的集中质量模型,对输电塔风振系数的频域分析方法进行了探讨,推导了考虑背景响应的等效静力风荷载计算公式。通过比较阐明了多回路输电塔风振系数沿塔高的变化特点,分析了背景响应分量对风振系数的影响,并建议在进行多回路输电塔的抗风设计时,采用杆塔多阶振型的CQC组合计算等效风荷载。     

井筒对特大跨越输电塔风致响应的影响

采用数值模拟方法研究井筒对特大跨越输电塔风致响应的影响,提出钢管混凝土杆采用钢管杆等代的等效建模方法,采用时域法和频域法研究有无井筒输电塔在顺线路和横线路方向的风致响应,最后将风振系数结果与规范规定值进行比较。研究表明：利用截面刚度等效原则进行钢管混凝土杆等效为钢管杆的方法是可行的;考虑井筒后输电塔的前两阶自振频率降低明显,输电塔的位移和加速度均增大;时域法和频域法的计算结果接近;有井筒输电塔的整体风振系数比无井筒输电塔大11%～15%;风振系数计算结果与《架空输电线路荷载规范》(DL/T 5551—2018)的规定值比较接近。     

海风环境大跨越铁塔风致响应研究

大跨越输电塔属风敏感结构,风荷载是设计的主要控制荷载。本文以某一海风环境大跨越输电塔为研究对象,结合动力时程法,计算得到了大跨越塔的风致响应时程,研究了结构各部位的风振系数分布特点,并与我国规范进行了对比。通过研究,揭示了海风环境大跨越塔的风振特性,结果可作为大跨越铁塔结构抗风设计的参考。     

大跨越输电塔风荷载计算的探讨

利用ANSYS建立大跨越输电塔结构的有限元模型,进行模态分析得到结构的自振周期及振型,由此计算出铁塔各段风振系数,从而计算结构的风荷载,为输电塔风荷载计算提供一些参考依据。     

大跨越输电塔线体系风振控制研究

本文通过模型风洞试验和对江阴大跨越输电塔线体系风振控制设计计算,研究了大跨越输电塔线体系动力特性和风振控制。通过悬挂水箱、粘弹性阻尼摆和悬挂水箱加粘弹性阻尼摆组合控制三种制振方案的气弹模型风洞试验研究,验证了设置振动控制装置可有效地减小大跨越输电塔的风振响应,为江阴大跨越工程风振控制设计及应用提供了依据。最后,对正在建设中高346.5m的江阴大跨越输电塔线体系进行风振控制设计,提出用调频质量阻尼器(TMD)和粘弹性阻尼器(VED)的控制方案,理论计算表明具有较好控制效果。     

±1100kV特高压长悬臂输电铁塔风振特性研究

1100 kV长悬臂输电塔结构第一振型为扭转振型,结构的力学特征与传统输电铁塔有较大差异,其风致响应和风振系数具有研究意义。在论证DL/T 5154—2012《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》忽略结构物外形、质量沿高度突变的影响,未能准确反映整塔风振系数的基础上,基于MATLAB采用线性滤波法中的自回归法对大气边界层的脉动风速进行了模拟,利用ABAQUS软件对该输电塔进行动力时程分析。根据结构的动力响应,计算输电塔结构塔身和横担部分的风振系数,并进行安全性验证。经分析可知:风振系数沿高度呈线性分布,但在横担附近存在较大突变,且沿长悬臂方向变化幅度不大。     

双回路直线型圆管角钢组合输电塔架风振分析

双回路直线型圆管角钢组合型输电塔具有钢管塔的优点,但国内外针对此类输电塔风振响应研究尚少.基于MATLAB软件,采用AR法对风荷载进行模拟,得出该型输电塔在脉动风作用下的风振响应.研究表明:通常的静力设计方法可能导致输电塔基础承载力的不足;在设计时,应充分考虑变坡度位置的刚度.     

特高压大跨越输电塔动力特性和风振响应分析

针对特高压大跨越输电塔跨越档距大、塔体高且负荷重的特点,从材料选取、导线排列方式、结构动力特性以及风振响应等几个方面对1 000 kV特高压双回路跨越输电塔进行分析,总结了所研究塔型的动力特点,对其风振系数进行了计算和讨论,并根据动力特性分析提出了结构设计中风振系数的取值方法。结果表明:风振系数具有较大的离散性,不同塔身高度应取不同的值进行计算;该方法为特高压大跨越输电塔的结构设计提供了参考。     

中欧输电塔设计技术体系风荷载对比研究

本文对比了中国与欧洲输电塔设计技术体系风荷载的相关规定,通过研究可知:基本风速的相关规定较为一致,平均风剖面采用不同的形式,地貌类别规定存在差异,风压高度变化系数差别不大,体型系数差别较大。基于输电塔实例设计表明:欧洲规范的线条风荷载和塔身风荷载均大于依据中国规范计算的结果。     

考虑气动阻尼的窄基塔风振系数分布规律研究

为研究考虑流固耦合影响时窄基角钢塔风振系数分布规律,选取一直线塔为研究对象。通过引入气动阻尼以考虑流固耦合的影响,采用时程分析法、《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)中的方法和频域分析法计算0°和90°风向角的风振系数,对比采用不同方法时考虑与不考虑气动阻尼的结果以确定规律。经分析可得出结论：(1)气动阻尼对窄基塔风振系数的影响不可忽略,且随高度增加而更加显著;(2)呼高范围内输电塔风振系数沿高度近似线性变化,呼高以上部在横担和地线支架处发生突变,大于同高度塔身处的数值,《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)中的方法得出的结果不能反映该特点;(3)时程分析法和频域分析法求得0°和90°方向风振系数具有相似的分布规律,时程分析法的风振系数整体加权值小于频域分析法的结果,0°风向角的风振系数整体加权值大于90°风向角的结果。     

大跨越输电塔线体系风振响应及风振系数分析

输电塔是高柔度的风敏感结构,大跨越输电塔线体系由于塔线耦合作用,动力特性和风振响应变得复杂。以智力CHACAO大跨越工程为例,在Ansys中建立塔线体系有限元模型,从结构的动力特性和风振响应几个方面对单塔及塔线体系进行风振分析;根据时程分析结果对风振系数进行计算并和规范结果对比,发现按照建筑荷载规范结果不准确也不安全,架空输电线路荷载规范由于考虑了横担处的质量突变等因素,总体来说更符合实际也更偏于安全。     

±800kV特高压T型长横担输电塔风振特性研究

±800kV特高压直流塔是T型长横担输电塔型,属于风敏感结构,风与结构的相互作用十分复杂,风荷载常常是设计的主要控制荷载。本文以某一±800kV直流塔为工程背景,建立了详细的有限元计算模型,获得了结构的自振动力特性。在考虑节点风荷载空间相关性的基础上,利用Kaimal谱对结构的风荷载进行了准确的数值模拟。结合动力时程积分法,计算得到了结构的风致振动响应时程。研究了结构位移平均值、位移均方根值和加速度均方根值的分布特点,同时分析了结构各层的风振系数分布特点,并与我国规范进行了对比。通过研究,揭示了直流塔的风致振动特性,结果可作为直流塔结构抗风设计的参考。     

输电塔风致响应数值模拟研究进展

输电塔是输电线路中重要的承重设施,其结构安全性直接关系到国家电网和输电线路的正常运行。目前针对输电塔风致响应主要通过现场实测、风洞试验和数值模拟等方法进行研究。随着计算机技术和数值方法的发展,对输电塔风致响应特征进行数值模拟分析开始被广泛应用并取得了大量研究成果。相关的数值模拟研究先通过建立对应的风荷载模型和结构模型,然后以有限元方法分析结构动力响应特征和研究对应的风振控制方法,因此从风荷载模型、结构模型、动力响应特征和风振控制研究等方面总结输电塔风致响应数值模拟研究进展。近地面风场的平均风和脉动风模型是构建结构风荷载的基础。针对平均风主要采用指数型和对数型风速剖面模型,而脉动风则主要根据相关的脉动风谱进行模拟。在不同极端气象条件下,风场表现出不同于良态风的风场特征,对应的平均风和脉动风模型需要进一步根据实际情况研究。构建输电塔风荷载还需要结合相关的结构参数,其中塔体结构整体挡风效应以及塔体构件之间的遮挡效应可通过流场模拟进行分析研究。对输电塔塔体结构建立有限元模型时,通常可将之视为刚架结构和桁梁混合结构,而利用桁架结构进行模拟的误差较大。输电塔所承受的荷载除了风荷载等外部环境荷载外,还应考虑输电线对塔体结构作用带来的影响,因此需建立塔线耦合体系对实际输电线路中塔体结构特征进行模拟。在构建塔线体系有限元模型过程中,可结合悬链线理论和导线水平张力对导线进行建模和找形。基于风荷载模型和结构模型可进行塔体风致响应分析,结构动力特征会对风致响应产生重要的影响,其中导线对塔体的作用使得整体体系的结构动力特征更加复杂。对于不同来流风向条件下输电塔的风荷载,我国相关规范有对应的计算系数和分配系数,而在塔线耦合体系中,风向对塔体结构风致响应的影响更显著。根据是否需要外界能量输入,结构风振控制分为主动控制、被动控制和混合控制。迄今为止,被动控制特别是调谐质量阻尼器仍然是对输电塔风振控制的主要方法,其中阻尼器的自振频率应与塔体自振频率保持一致,风振控制效果才能达到最佳,但是塔线耦合作用使得风振控制的优化更为复杂。此外,还对未来可能的研究方向进行了展望,进一步研究特殊天气风场特征、开发更可靠的有限元建模方法、深入研究塔体扭转向及沿线向响应特征、优化TMD设计参数和布置方案等都应是未来重要的研究方向。     

风荷载作用下输电塔结构体系可靠度分析

用荷载增量法结合有限元分析技术,通过枚举列出输电塔体系的主要失效路径,提出了蒙特卡洛概率方法,并通过Matlab软件计算出各输电塔体系的失效概率,最后以一大型输电塔进行了可靠度计算。     

锥筒型塔架风振响应分析及风振系数研究

为研究塔架在动态风作用下的风振响应及风振系数,采用谐波叠加法模拟得出脉动风荷载,将风荷载导入有限元软件,进行风电塔架的风振响应分析。通过风电塔架在稳态风荷载和基于GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》计算的静风荷载作用下的静力分析,进一步对比风电塔架在动力风荷载与静力风荷载下的作用效应。结果表明:脉动风荷载对风力发电塔架的影响显著,在塔架设计中应该引起足够重视。在塔架44m以下所求荷载风振系数大于基于规范计算的风振系数,说明规范计算值偏小,应引起重视。     

新荷载规范下高耸结构风振系数计算探讨

由于新版建筑结构荷载规范对顺风向风振系数作出了较大修改,本文对高耸结构设计规范中的相应问题进行了研究。首先,总结了新荷载规范对顺风向风振系数的修改要点,比较了新的风振系数表达式与原表达式之间的异同,分析了新规范共振响应因子R、背景响应因子B_z与旧规范脉动增大系数ξ、脉动影响系数v之间的关系。其次,通过数值计算研究了新荷载规范下高耸结构风振系数相关参数取值所受到的影响。然后,探讨外形不规则的高耸结构风振系数的计算。最后,提出了与新荷载规范形式相协调的高耸结构风振系数表达式,编制了相应参数的计算表格,并通过实例计算和时程分析进行了验证。