输电铁塔螺栓节点连接滑移特性及模型参数研究

完成了21组输电铁塔螺栓连接试件的拉伸试验,采用ABAQUS软件对典型试件进行了有限元仿真分析,研究了初始间隙、螺栓扭矩、接触面粗糙程度、螺栓孔直径和连接杆件强度等参数对螺栓节点荷载-变形曲线的影响规律。分别按照指数模型和改进的分段多项式模型,对固定端螺栓数量为1、2和3的荷载-变形试验曲线进行了非线性拟合,确定了两种模型的拟合参数取值,分析了两种模型在输电铁塔结构分析中应用的可行性,推荐采用物理意义明确、适用范围更广的指数模型。对于最大间隙、理想间隙和最小间隙三种情况,指数模型得到的荷载-变形拟合曲线与试验曲线吻合较好,能够准确描述螺栓连接滑移过程;最小间隙工况的拟合曲线与试验曲线在线性增加段误差相对较大,最大相对差值范围约为10%~20%。     

下击暴流作用下输电铁塔荷载取值及承载性能分析

下击暴流会给输电线路造成巨大危害,已引发生多起倒塔事故。基于ASCE关于高强度风区域输电线路设计的相关规定,综合考虑下击暴流尺度特征和输电线路经济性设计原则,提出了下击暴流作用下输电线路的设计荷载取值建议。采用Vicroy风速剖面模型,计算得到了内陆和沿海地区典型输电铁塔在下击暴流作用下的风荷载。建立了输电铁塔空间有限元分析模型,通过结构受力分析,确定了输电铁塔在下击暴流作用下的受力特征和破坏模式。结果表明:下击暴流作用下,输电铁塔杆件应力主要由45°大风控制。对于设计风速较低的内陆地区,尽管铁塔结构高度不在下击暴流最高风速区域,下击暴流风荷载明显高于常规风,塔腿横隔面以上主材会首先发生破坏;对于设计风速较高的沿海地区,下击暴流风荷载低于常规风,下击暴流在铁塔设计中不起控制作用。     

输电线路导线舞动荷载分析

对三种舞动幅值的计算方法进行比较,提出采用气象系数法确定导线各个舞动阶次的幅值.以正弦驻波作为导线舞动激励,分别采用线长法、能量法和有限元法(finite element analysis,FEA)计算孤立档导线舞动张力变化值:线长法与有限元法计算结果基本一致;能量法计算值小于线长法和有限元法,舞动半波数为奇数时,其计算值为其他方法计算值的40%-50%.通过在通用有限元软件ANSYS中建立包含2个独立耐张段和1个独立耐张段的连续多档有限元模型,分析不同档数下耐张塔和直线塔两侧导线舞动张力差的变化规律.分析结果表明:当数不小于4时,档数变化对铁塔两侧导线舞动张力及张力差的影响不大,耐张塔挂点张力差可取两档模型理论计算值的50%;相同档数时,直线塔舞动张力差为耐张塔舞动张力差的12%～25%.基于舞动张力分析结果,提出了杆塔舞动荷载的计算方法.     

500 kV酒杯塔覆冰破坏形态分析

2008年初电网冰灾破坏原因统计分析表明,500 kV输电线路铁塔受损严重,其中酒杯塔倒塔基数占倒塔总数的36.2%。为了弄清酒杯塔在覆冰荷载作用下的破坏形态,选取湖南冰灾区500 kV线路中的酒杯塔进行均匀覆冰荷载和不均匀覆冰荷载作用下的主要受力杆件的敏感度及整塔的破坏形态分析,从而确定酒杯塔覆冰荷载作用下的受力薄弱点。研究结果为我国冰灾区酒杯塔设计和加固补强提供参考依据。     

格构式垂直轴风力发电机组结构力学特性分析

通过对比垂直轴风力发电机和水平轴风力发电机的特点,说明了垂直轴风力发电机的优点。传统的垂直轴风机多采用实腹式主轴,文章以某格构式巨型垂直轴风机为研究对象,采用有限元软件ANSYS和SAP2000建立风机有限元模型,对风机进行了风荷载和自重作用下的静力分析。主轴的稳定性是垂直轴风机设计中非常重要的问题,对主轴进行模态分析和屈曲分析,格构式主轴满足整体稳定性的要求。格构式主轴具有结构迎风面积小、风荷载小、受力合理等诸多优点,今后应大力开发。     

输电铁塔主材加固方法试验

设计时间较早的塔型没有考虑风压高度变化系数,最大设计风速偏低。对原有铁塔进行加固补强,提高其抵抗大风的能力,保证铁塔的安全运行迫不及待。通过试验对背靠背主材加固措施进行探讨,考虑连接板形式以及连接螺栓个数对加固后承载力的影响,在试验的基础上提出加固优化方案,为同类塔型的加固补强提供参考。     

特高压输电线路钢管塔计算模型的选择

特高压钢管塔按整体空间桁架简化模型,采用杆单元进行受力计算,由于假定杆件只承受轴向力而忽略杆端弯矩作用,使得计算结果与实际情况存在差异。以1000kV淮南—上海(皖电东送)输变电工程特高压同塔双回钢管塔为分析对象,采用铁塔设计通用程序的杆单元、有限元计算通用软件ANSYS的梁杆混合单元和梁单元3种计算模型,对钢管塔的静、动力性能进行了分析和比较。结果表明:由3种单元模型计算的主材轴力、杆塔动力特性基本一致;梁杆混合单元模型与梁单元模型计算的主材杆端弯矩接近。建议特高压钢管塔的受力计算,采用梁杆混合单元模型的整体空间桁架法。     

500kV长江大跨越输电塔风振系数研究

大风是大跨越输电塔设计的控制工况,而风振系数是跨越塔风荷载计算的重要参数。该文以在建的世界最高输电塔为研究对象,建立385m高、500kV大跨越输电塔的单塔和塔线耦合模型,通过模态分析计算单塔和塔线体系的动力特性。按照结构随机振动理论,推导了种典型风速谱下跨越塔共振响应分量的数学表达式,采用频域方法分析了风速谱类型、结构阻尼比、峰值因子、湍流积分尺度和脉动折减系数对跨越塔风振系数的影响规律。以Davenport风谱为目标谱,通过非线性时程分析计算跨越塔单塔和塔线体系的风振响应,基于有限元计算结果确定跨越塔各风压分段的风振系数和风振系数整塔加权值。将按照频域方法和时域方法得到的风振系数计算值与现行规范值进行对比分析,提出跨越塔风振系数计算方法和取值建议。