不同材料绝缘子串在风荷载下的数值模拟

利用ABAQUS有限元软件建立三档覆冰八分裂导线的数值模型,模拟研究输电线路在不同风荷载下的舞动.基于导线动力特性和舞动特征,分析玻璃、环氧树脂及陶瓷等不同材料绝缘子串对导线舞动的影响,获得特征线路段的舞动响应时程分析、频谱分析与轨迹分析.结合数值模拟结果,进一步对线路在不同风速的风荷载作用下的风偏响应进行时程分析,比较不同材料的绝缘子串对风偏起振现象的抑制效果.结果表明,绝缘子串材料的不同对导线舞动影响较小,对导线风偏幅值起不到抑制效果,因此,在输电线路实际工程应用中,应结合工程造价和防舞性能等因素综合考量选择绝缘子串.

某网球中心轮辐式张弦梁屋盖结构设计与分析

某网球中心屋盖由环形雨棚和中央屋盖组成,两者的平面投影为同心的椭圆形,环形雨棚采用钢桁架结构,中央屋盖经过方案比选采用轮辐式张弦梁结构,均上覆半透明PTFE膜。首先对屋盖的风荷载、积雪荷载、温度荷载取值进行了研究,然后在上述基础上对中央屋盖张弦梁拉索的初始预应力值确定、支座形式、整体稳定性、防连续倒塌、关键节点进行了专项分析。结果表明:中央屋盖自重平衡时,长、短轴张弦梁拉索轴力最大分别为745、490kN;中央屋盖采用径向滑动,切向固定铰支座形式较为合理,其中径向允许位移限值为30mm。采用静力失稳模态法引入整体初始几何缺陷,对网球中心中央屋盖进行双非线性稳定性分析,网球中心屋盖稳定承载力系数满足安全要求;采用拆除构件法中的非线性动力方法进行防连续倒塌分析,网球中心屋盖不会因为张弦梁拉索破断而出现连续倒塌;对网球中心屋盖关键节点进行了专项设计和精细的有限元分析,节点安全可靠。

随机风荷载作用下耐张串金具的力学性能仿真分析

随着高压输电线路长度和运行年限的增加,极端天气的频繁发生导致线路在大风荷载作用下发生金具破坏的可能性增大。采用谐波叠加法模拟了沿线路方向多点随机风速时程曲线,基于准定常假设将风速转换为风荷载,得到了随机风作用下导线的位移和张力。在此基础上研究了档距、高差等参数变化对导线张力的影响。建立耐张串金具的精细化有限元模型,模拟耐张串各金具的相互运动。将计算得到的导线张力施加到耐张串有限元模型上,得到最不利工况下的金具应力分布情况。仿真结果表明,耐张串金具最容易发生破坏的金具为U形挂环,在其接触区域容易发生磨损。其次,直角挂板和梯形联板在左、右挂点表现出了不同的安全性,高悬挂点处更容易发生破坏。此外绝缘子串球头部位的应力较大,在受到极端荷载作用时容易断裂。

悬垂绝缘子串动态风偏响应的数值模拟

针对传统计算方法的不足,采用有限单元法计算分析动态风作用下悬垂绝缘子串的风偏.利用ABAQUS有限元软件计算模拟了500 kV高压输电线路中悬垂绝缘子串在2个典型阵风和脉动风作用下的风偏.计算结果表明,该2种动态风作用下悬垂绝缘子的风偏大于由现有高压输电线路设计规程方法确定的风偏,这可能是近年风偏闪络事故频发的原因之一.

风载荷作用下V形绝缘子串的力学特性分析

架空输电线路在特定的风载荷作用下,其不同构件、部位的受力情况大不相同,严重时会导致输电塔线体系发生失稳乃至绝缘子串断裂,极大地影响电网运行安全。为此,以云南某山区的架空线路为研究对象,利用ANSYS有限元仿真软件,对复合绝缘子芯棒进行各向同性、各向异性特征值屈曲分析。构建了新型四联V形绝缘子串,引入系数Ph/Gv(水平载荷/垂直载荷),对比分析双联和四联V形绝缘子串在不同风载荷作用下的力学特性,对其迎风侧和背风侧的变形、最大应力及最低点水平位移进行研究。结果表明:当Ph/Gv=2.34时,V形绝缘子串背风侧的最大应力最小;随着Ph/Gv的增大,相对于双联V形绝缘子串,四联V形绝缘子串的应力变化曲线更加平缓,其最低点水平位移更小;V形绝缘子串与竖直平面的夹角为10°~30°时,角度越小,其整体性能越稳定。研究结果为V形绝缘子串的设计改进提供了有力的依据,具有较强的工程参考价值。

特高压长串绝缘子对风偏计算的影响研究

输电线路的风偏角计算所采用的都是刚体静力学模型。为了简化计算,该模型将绝缘子串和导线假设为刚体,风吹时绝缘子串不发生任何弯曲或变形。特高压线路的绝缘子串较长,风吹时其链式弯曲程度较低电压等级输电线路的绝缘子串要大,需要研究其对线路风偏角的影响。通过数值仿真计算和风偏模拟验证试验得到的结果表明,特高压线路采用棒型绝缘子可不考虑绝缘子链式弯曲的影响,但采用盘形绝缘子串,当绝缘子串两端相邻的导线悬挂点高于其自身时则需考虑,即按现有方法计算出绝缘子串的水平位移,并加上由链式弯曲引起的偏差值,否则将来可能存在特高压线路塔头部位风偏故障的隐患。

角度风作用下线条风荷载的计算

线条风荷载的计算对输电线路杆塔的设计具有关键性作用,本论文通过对线条风荷载计算式的剖析,阐明了其正确释义,并对现行《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》《110 k V^750 k V架空输电线路设计规范》《±800 k V直流架空输电线路设计规范》《1000 k V架空输电线路设计规范》中的相关部分提出了修改建议。

角度风时线条风荷载及其张力的计算方法

指出线条荷载计算对杆塔的设计具有决定性作用,结合对目前高压输电线路杆塔风荷载计算理论的探讨,对现行《110~750 kV架空输电线路设计规范》、《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》、《±800 kV直流架空输电线路设计规范》、《1 000 kV架空输电线路设计规范》中的相关部分提出了修改建议。

横向风荷载作用下轴向运动弦线自激振动和稳定性分析

研究了横向定常风荷载作用下轴向运动弦线的非线性自激振动问题。将风荷载模型化为平均风速的非线性函数,建立动力学微分方程。采用Galerkin方法,将运动弦线简化为离散的二维系统并进行线性化,分析弦线平衡构型的稳定性,根据Routh-Hurtwitz判据确定了平衡点的稳定域。确定了多参数下Hopf分岔点及产生稳定极限环的条件。使用增量谐波平衡(IHB)法求解了自激振动的周期响应,按照Floquet理论确定了周期解的稳定性。最后,讨论了运动速度和平均风速稳定性的影响,并给出相应的稳定性条件。

角度风作用下的线条风荷载的计算问题

本文对规范中角度风作用下风荷载的计算公式和数值进行了推导和验证,补充了直线塔在角度风作用下风荷载的数值,并得到了转角塔在角度风作用下线条风荷载的计算公式和表格,方便了工程应用。文章还提出了自己在输电线路设计中的一些观点。

大跨度张弦桁架结构滑移施工仿真分析

结合新疆某会展中心B区展厅90 m跨度的张弦桁架屋盖结构的带柱累积滑移施工,采用MIDAS/Gen有限元分析软件,分析其在滑移过程中不同步现象以及考虑风荷载对结构的影响,并采用有限元软件ABAQUS对滑移轨道的应力和变形进行分析。结果表明:随着滑移结构榀数的增多,结构的整体刚度增大,所能承受的滑移不同步量却逐渐减小;滑移施工中,对滑移同步性的控制精度要随着结构榀数的增加而增加;在滑移过程中,风荷载对屋面结构的影响较小,滑移梁和轨道受力均处于弹性阶段,其变形量非常小,可以确保滑移施工的正常进行。

大跨度煤场封闭罩棚设计研究

江苏苏龙热电有限公司#2斗轮机煤场封闭改造工程采用沿纵向长度方向两边落地,跨中不设支承柱的大跨度拱形金属屋面建筑。钢结构纵向长度351m,跨度172m,高度53m,主桁架在跨中110m范围内设置预应力张弦索,通过V型撑杆与主桁架连接。从结构选型、风荷载体形系数取值、预应力张弦索设置等方面论述本结构体系的力学特征。对结构进行动静力分析、多荷载工况下的承载全过程分析以及结构抗倒塌分析,多方面论证结构的安全性能。最后得出结构各项指标均满足规范要求,并具有良好的抗倒塌性能,结构选型合理。

单向张弦梁结构风振系数的研究

针对大跨网架屋盖风致振动问题,采用时程分析方法,在有限元建模的基础上,采用改进的线性回归滤波器法进行脉动风荷载模拟,应用所得的数据,对广州国际会展中心单向空间张弦梁屋盖结构的位移风振系数和内力风振系数进行了研究,得到了一些张弦梁结构位移风振系数和内力风振系数的变化规律.

绝缘子串风偏角风荷载调整系数的研究

利用ABAQUS有限元软件对具有不同档距、高差和离地面高度的特征段线路在不同平均风速的随机风场作用下的风偏响应进行时程分析,得到了特征段线路中悬垂绝缘子串下端点的风偏响应时程曲线,进一步得到风偏角的统计值。通过对现行设计规程中风偏角计算公式的分析,提出通过引入风荷载调整系数对风偏角计算公式进行修正的方法。结合数值模拟结果,给出了输电线路在不同档距、高差和离地面高度情况下,计算悬垂绝缘子串风偏角时的风荷载调整系数的取值。该文采用数值模拟方法研究500kV超高压输电线路在随机风荷载作用下的风偏问题。

火车站站台张弦桁架雨棚结构抗风分析与研究

火车站站台张弦桁架雨棚结构四面敞开,且结构中拉索在风荷载作用下容易松弛退出工作,因此该类结构对风荷载较为敏感.本文以北京北站站台张弦桁架雨棚为例,详细陈述了这类结构在抗风分析研究过程中所采用的方法和所得到的结论.首先通过数值风洞技术研究了北京北站张弦桁架结构表面的风载体型系数,发现四面敞开雨棚结构表面的风载体型系数分布与封闭式结构有着本质不同,且应同时考虑不同风向角及风攻角对风载体型系数分布的影响.随后根据线性滤波器的自回归法编制了脉动风时程模拟程序,计算得到了张弦桁架雨棚各节点的脉动风速时程,并结合第一步模拟所得的风载体型系数对结构进行了风致动力响应分析,得到了结构各节点的位移风振系数,并总结出一般规律.

单向张弦梁结构风振响应参数分析

以张弦梁结构——广州国际会展中心屋架结构为例,利用风荷载模拟时程分析方法对该结构的风振性能进行了系统的参数分析.探讨了屋面恒载、拉索预应力和拉索截面积等因素对结构风振响应规律的影响.

悬挑式张弦梁结构的风振分析及抗风设计

以浦江某体育场悬挑式张弦梁结构为研究对象,探讨了基于风洞试验数据的结构风振响应及等效静力风荷载。建立了考虑拉索几何非线性的有限元模型,采用插值方法将试验测点的风速时程按控制面积等效为有限元节点的荷载时程,并进行结构的风振响应提取。分析表明:若实际工程中采用荷载时程与其他效应组合进行设计,其过程将过于繁琐;采用荷载风振系数建立结构动态响应与等效静力风荷载间的联系,是可靠有效的设计方式。同时基于等效静力风荷载,对罩棚结构进行了几何非线性分析,表明:罩棚不同位置的风振系数存在明显的差异,在进行结构设计时宜采取0°~180°风向角下多分区的风振系数,确保安全性和经济性。

抗风索式张弦梁抗风性能静力试验研究

为验证抗风索有效性,探究抗风索对延迟下弦索松弛及松弛后整体刚度影响,以及抗风撑杆高度和不对称风荷载对结构抗风性能的影响规律,以拱形张弦梁结构为研究对象,进行了抗风索式张弦梁静力加载试验及相应数值分析。试验模型由跨度3 m、矢高120 mm、垂度180 mm、榀间距1 m的3榀张弦梁组成。施加节点集中荷载,采用自主设计的张弦梁抗风撑杆节点,通过改变抗风撑杆高度、抗风索索力和荷载类型等方式共设计了3种模型和9个加载工况。研究结果表明：有限元分析结果能与试验结果较好吻合,提高了抗风索的张弦梁抗风性能,抗风索的存在会改善结构的整体刚度;通过将模型倒置再静力加载方式模拟风吸力,张弦索逐渐松弛,抗风索成为主要抗风构件;抗风撑杆高度对张弦梁抗风性能影响较大,模型1对应抗风撑杆高度较为合理;张弦梁结构对非对称风荷载较为敏感,增大抗风撑杆的高度能有效提高结构的整体刚度,从而有效抵抗不对称风荷载。