输电塔倒塌失效模式和主材角钢加固方法研究

为了提高服役期输电塔抵御极端气象灾害的能力,保证输电线路的安全稳定运行,以220 kV典型输电塔为例,利用有限元方法对其进行了抗风极限承载力研究,分析强风作用下输电塔的倒塌机理和破坏模式。针对输电塔的失效模式,提出了一种输电塔无损加固方案,通过建立不同长细比主材角钢构件的有限元模型,对加固前后主材的轴压承载力进行了数值模拟,并对输电塔整塔薄弱部位主材进行了加固设计,研究了加固后输电塔的极限抗风承载力。研究表明,加固后的主材角钢承载力大幅提升,最高可达37.2%。输电塔的薄弱部位主材加固后的局部刚度提升较大,输电塔的塔顶位移和最大应力与未加固前相比均显著降低,铁塔极限承载力大幅提升,输电塔的设计重要性系数由1.15提升至1.35,提出的加固方法可为同类型输电塔的抗风加固设计提供重要参考。

一种地下电缆点云自动提取分割算法

为了解决目前地下电缆隧道点云中电缆支架与电缆分离困难、电缆点需要人工提取的问题,提出一种基于区域圆柱面拟合与抗差自适应Kalman滤波的地下电缆点云自动提取分割算法。首先基于电缆局部呈圆柱的形状特征,将区域点云进行圆柱面拟合以确定电缆初始区域的中心轴线与半径;再将初始区域电缆的轴线作为区域电缆走向,结合抗差自适应Kalman滤波算法对电缆中轴线进行延长估计,得到单条完整电缆中心轴线,最终实现电缆点云单条分割。结果表明,电缆初始区域单位权中误差在0.015 m以内,能够有效区分电缆点与其它类别点;电缆中轴线延长在地下电缆点云存在缺点、噪点情况仍保持稳健估计,具有较好的鲁棒性。该方法有效提升了地下电缆提取的准确性和可靠性。

输电线路钢芯铝绞线股线力学特性研究

鉴于钢芯铝绞线股线应力分析是研究导线力学特性的基础,在考虑钢芯铝绞线结构特性的情况下,通过ANSYS软件建立了完整的钢芯铝绞线模型,并对钢芯铝绞线模型施加适当的边界条件分析了股线的应力应变分布情况。结果表明,钢芯铝绞线股线应力水平和应变程度与其结构性能有关,所有铝股线中最外层铝股线承担更多的应力,且首先进入塑性应变阶段。

输电线路钢芯铝绞线疲劳试验研究

针对输电线路的疲劳特性,运用输电导线多功能试验系统对超高压输电线路中常用的LGJ400/35钢芯铝绞线进行了疲劳振动试验分析。结果表明,输电线路疲劳主要以应力疲劳和磨损疲劳为主,其中线夹出口处导线疲劳主要以应力疲劳为主,导线振动波腹处导线疲劳主要以摩擦疲劳为主。

PHC管桩机械性连接接头抗拔性能有限元分析

为研究抱箍式连接接头、啮合式连接接头以及内扣式连接接头在受拉状态下的力学性能,基于ABAQUS平台建立三种接头的有限元模型,对3种接头的抗拔性能进行分析。结果表明:抱箍式连接接头试件受拉时,拉力主要由连接卡承担。抱箍式连接接头试件最终由于连接卡与端板外侧变形过大而破坏。啮合式连接接头试件受拉时,拉力全部由连接块与连接销承担。试件因连接销受拉应变过大而破坏。内扣式连接接头试件受拉时,拉力主要由内扣件承担,试件最终因内扣件受拉应变过大而破坏。内扣式连接接头不能满足管桩的抗拔连接要求,啮合式与抱箍式连接接头可以满足抗拔要求。啮合式连接接头承载能力高,受力直接,是最经济合理的机械性连接接头。

覆冰导线舞动作用下杆塔结构破坏过程数值模拟

为考察输电杆塔在覆冰舞动工况条件下破坏过程及倒塌机理,以110kV肖湖432线输电杆塔为例,基于有限元软件MIDAS建立杆塔结构模型,利用Matlab模拟出导线覆冰舞动荷载波形,在MIDAS中建立时程荷载函数,对杆塔结构施加导线舞动荷载进行动力时程分析,并对杆塔结构的破坏机理、破坏形态及塔材变形的发展情况进行了模拟分析。结果表明,杆塔的破坏是由于部分交叉斜撑发生较大变形,使主材侧向约束显著弱化,随着时间的推移在杆塔的薄弱位置发生破坏,并最终导致倒塔;数值模拟结果与杆塔结构实际的破坏形式相符,验证了该方法的正确性。

管桩-塔脚机械型连接接头及其轴向性能分析

为解决传统桩-塔脚现浇型连接接头存在的受拉性能差、施工周期长等问题,提出了一种新型预应力混凝土高强管桩(precast high-strength concrete pile,PHC)管桩-塔脚机械型连接接头。先通过理论分析对新型连接接头中的圆筒和腹板最小厚度进行确定,再利用ABAQUS软件对其进行轴向性能有限元分析,并将其与传统现浇型连接接头进行对比。研究结果表明:当圆筒厚度为10 mm、腹板厚度为10 mm时,其能满足单项承载力要求、整体承载力要求及经济性要求。在受压荷载下,传统现浇型连接接头最终因塔脚全域受压屈曲而破坏;机械型连接接头最终因连接主体中的圆筒和腹板全域屈服而破坏,其可满足同型号管桩-塔脚的受压设计承载力要求,且可选择增大圆筒厚度和腹板厚度来提高整体受压承载力。在受拉荷载下,现浇型连接接头最终因预埋件中锚筋与混凝土锚固力不足而发生拔出破坏,拉伸位移均为预埋件刚体位移,连接接头具有很差的延性。机械型连接接头最终因啮合式连接接头中的连接销受拉变形过大而破坏,其受拉承载力远大于现浇型受拉承载力且具有较好的延性。

基于B-PointNet++的地下电缆工井点云语义分割模型

地下电缆工井具有规模大、范围广、空间分布复杂等特点,为提高地下电缆工井筛查效率,保障地下电缆安全可靠运行,提出了一种基于宽度学习系统(broad learning system,BLS)和编解码器(encoder-decoder)的PointNet++模型,简称BPointNet++,并将其应用于地下电缆工井点云语义分割。首先,为提高PointNet++对于大规模点云数据的特征学习能力以及学习效率,提出了基于Encoder-Decoder的PointNet++学习框架,并在PointNet核心网络中引入BLS算法替代原有多层感知器(multilayer perceptron,MLP),充分发挥BLS随机化学习效率;其次,采集了雄安新区地下电缆工井点云数据并加入真实语义标签制作模型训练需要的数据集;最后,与PointNet和PointNet++等现有方法相比,B-PointNet++具有更高的精确度、召回率、交并比和F1分数,有利于地下电缆工井场景的多目标分割,有较大的应用潜力。

顾及ISB参数的BDS-2/BDS-3精密单点定位性能分析

对北斗二号(BDS-2)B1I/B3I信号与北斗三号(BDS-3)B1I/B3I、B1C/B2a信号系统间偏差ISB参数的特性进行分析,分别使用B1I/B3I和B1C/B2a信号进行BDS-2/BDS-3静态和动态精密单点定位(PPP)性能评估。实验结果表明,BDS-2与BDS-3 B1C/B2a信号之间的ISB参数大于B1I/B3I信号,且均具有较好的天内和天间稳定性;与单BDS-2相比,BDS-2与BDS-3组合可显著提升静态和动态PPP的性能,收敛时间缩短51.9%以上,定位精度提升46.1%以上;与B1I/B3I信号相比,BDS-3 B1C/B2a信号参与PPP解算后收敛时间有所缩短;估计ISB参数后,BDS-2/BDS-3静态和动态PPP收敛时间分别缩短8.8%和12.6%,定位精度均提升7.1%。

农网配电线路故障防治探究

农网配电线路故障频发,尤其在恶劣天气时线路故障更是居高不下,不仅给基层运行管理人员和生产技术人员带来极大的抢修工作量,而且也给人们的生产、生活造成了一定影响。为此,有必要通过对农网配电线路故障原因进行分析,研究具有针对性的故障防范措施,以提高农网配电线路的设计建设和运行维护水平,防患于未然。

输电线路舞动试验及塔线体系舞动疲劳性能数值模拟

为揭示输电线路覆冰舞动机理,开展了覆冰导线舞动风洞试验,通过变化风速、风向、弧垂等参数研究了柔性覆冰导线舞动特性。研究表明:覆冰导线在风荷载作用下变形到平衡位置,并围绕平衡位置以多阶模态进行振动。覆冰导线顺风向平均变形和振幅最大,并随着风速的增大而增大。采用数值模拟方法建立了三塔四线耦合体系模型,给出了塔线体系舞动响应。计算结果显示:覆冰导线距离初始位置2 m处的平衡位置开始舞动,导线振幅不断增大,舞动轨迹呈椭圆形,导线竖直向振幅明显大于横向振幅。同时基于疲劳累积损伤准则进一步评估了输电杆塔关键节点的舞动疲劳损伤和疲劳寿命。研究发现酒杯塔线体系在舞动过程中上下曲臂交点位置是最易发生疲劳破坏的关键节点,在输电塔的设计过程中应充分考虑上下曲臂交点处的构件疲劳损伤,最后给出了输电塔主要关键节点的舞动疲劳使用寿命。

超高压输电导线疲劳强度衰减规律

钢芯铝绞线疲劳破坏是一个损伤不断累积、强度逐步下降的过程。导线的疲劳强度随其所受的动载荷和导线振动次数的增加而下降,当导线的剩余强度等于此时的动弯应力时,导线发生疲劳断股。因此,研究导线的剩余强度对导线疲劳断股及导线损伤具有重要意义。本文结合超高压输电导线结构特性及受力特性基于非线性强度退化模型推导出了钢芯铝绞线的疲劳剩余强度模型,并根据国际大电网会议中给出的较为保守的导线S-N曲线计算得出了模型中相关参数。通过对导线疲劳剩余强度模型进行实例分析说明了该模型的可行性。研究表明,导线强度衰减程度与载荷加载次数呈非线性关系,不同载荷下导线强度衰减速度不同,导线强度衰减量与导线振动强度及导线振动时长呈正相关,同一载荷下导线强度衰减速度随着载荷加载次数的增加而变快。