双柱悬索拉线塔风致倒塌易损性分析

作为风敏感结构,双柱悬索拉线塔在强风荷载作用下易遭受不同程度的损伤甚至发生倒塌破坏,因此,有必要对其进行风灾易损性分析。为此,本文提出一种双柱悬索拉线塔风致倒塌易损性分析方法。首先,考虑结构参数的不确定性,基于拉丁超立方抽样建立双柱悬索拉线塔不确定性模型,完成所有样本模型的非线性静力推覆分析;然后,利用B-R准则和对数正态分布函数拟合得到双柱悬索拉线塔倒塌易损性曲线;最后,研究风向角和拉线初张力对结构倒塌易损性曲线的影响。研究结果表明:相较于确定性倒塌分析,不确定性倒塌分析能够更好地评估双柱悬索拉线塔的抗风承载能力;风向角对双柱悬索拉线塔的倒塌易损性影响较大,结构的最不利风向角为45°,当基本风速小于56.5 m/s时,结构在任一风向角下的倒塌概率都很小;拉线初张力对结构倒塌临界风速无影响,但对立柱顶点位移易损性曲线影响较大;增大拉线初张力,左右侧立柱的顶点位移易损性曲线均向左移动,且其对背风侧立柱的影响更大。

考虑多重性能水准的特高压双柱悬索拉线塔风灾易损性分析

特高压双柱悬索拉线塔为典型的风敏感结构,其在不同强度风荷载作用下易遭受不同程度的损伤及破坏,针对此类结构的风致损伤评估研究亟待开展。该文提出一种考虑多重性能水准的特高压双柱悬索拉线塔风灾易损性分析方法。首先,开展结构立柱刚性模型的风洞试验,获取立柱的气动三分力系数并模拟得到相应风荷载;进而,定性划分双柱悬索拉线塔的性能水准,并基于Pushover分析给出各性能水准所对应的量化模型;最后,在求得双柱悬索拉线塔概率风灾需求模型的基础上,对其进行风灾易损性分析,并研究风向角对易损性曲线的影响。结果表明:结构主体立柱的气动升力系数CL和气动力矩系数CM在不同工况下均接近于0,气动阻力系数CD则均大于2,且从0°到45°呈递增趋势;基于立柱顶点位移可建立双柱悬索拉线塔的多重性能水准,而由风灾易损性分析可知,双柱悬索拉线塔在正常使用条件下发生各级风致损伤及破坏的概率很小,结构具有良好的抗风性能;风向角对双柱悬索拉线塔风灾易损性影响显著,结构的最不利和最有利风向角分别为90°和0°。

±800kV直流双柱悬索拉线塔塔线体系风振响应的风洞试验研究

哈密—郑州±800 k V直流输电线路中大量采用双柱悬索拉线塔,双柱悬索拉线塔由双立柱支撑结构及拉线悬索系统所组成,在概念和设计上均较为简洁,主要受风荷载控制。为研究其风致振动动力响应特点,制作并进行了气动弹性单塔模型和塔线体系模型的风洞试验,测定了在紊流风场中的风振响应,揭示了此类输电塔的荷载传递机制。研究结果表明:在紊流风场中,结构的顺风向和横风向响应处于同一数量级;随风速增加,背风侧拉线趋向松弛,背风侧立柱受压减小;迎风侧拉线张紧,迎风侧立柱受压增大,因而在设计时,需考虑拉线断线和受压立柱动力失稳问题。

特高压双柱悬索拉线塔塔线体系风洞试验研究

针对双柱悬索拉线塔线体系与自立式特高压输电塔线体系风振特性显著不同,为研究双柱悬索拉线塔塔线体系风振响应随风向角及风速变化,进行单塔、塔线体系气弹性模型风洞试验。结果表明,塔线体系风振响应随风向角变化规律基本与单塔试验相同,但变化幅度明显高于单塔。0°、45°、60°风向角为工程设计不利工况。

拉线初张力对特高压双柱悬索拉线塔受力性能影响的风洞试验研究

为研究拉线初张力对±800 k V特高压双柱悬索拉线塔抗风性能产生的影响,分别取拉线初张力为其设计承载力的15%、20%、25%,进行了塔线体系气动弹性模型的风洞试验。试验结果表明:拉线初张力的改变对荷载状态下塔线体系的受力性能影响显著,且对双柱支座反力和拉线拉力的影响呈非线性关系,应对拉线初张力进行优化选取。

双柱悬索拉线塔的精细化模拟及模型分析

基于有限元软件ANSYS,建立了双柱悬索拉线塔的壳单元精细化有限元模型和常规梁单元模型,在试验工况下模拟拉线塔主、斜材杆件应变随荷载加载等级的变化,并将两种模型的模拟结果与试验结果对比,同时也比较了两种有限元模型对结构整体响应的影响.结果表明:壳单元模型对拉线塔主、斜材应变的模拟结果均与试验结果吻合较好,梁单元模型对主材应变的模拟结果与试验结果吻合较好,对斜材应变的模拟结果与试验结果误差较大;上述两种有限元模型对双柱悬索拉线塔的宏观响应指标的影响较小,对杆件内力的影响较大.

±800 kV悬索拉线塔静力稳定性研究

针对±800 k V悬索拉线塔立柱的静力稳定性问题,首先基于广义变分原理推导斜拉线的等效弹性模量公式,然后根据应变能相等得到了立柱的等效截面属性,再根据悬索拉线塔立柱的受力特点,将其简化为下端铰接、上端弹性支撑的等截面压杆,最后基于压杆稳定理论得到拉线塔立柱的计算长度系数μ与初始预拉力和风速的关系.研究结果表明:背风侧立柱在垂直线路方向以及迎风侧立柱的静力计算长度系数可取值为1;风荷载及初始预拉力对背风侧立柱沿线路方向的静力计算长度系数有较大的影响,当初始预拉力较小时,其静力计算长度系数随风速的增大而迅速地增大,但当初始预拉力超过某值之后,背风侧立柱的静力计算长度系数受风速的影响较小.

遮挡效应对双柱悬索拉线塔风力特性影响分析

为研究悬索拉线塔在遮挡条件下塔体风荷载的分布特性,为抗风设计提供理论依据,采用高频测力天平分别对单、双立柱在紊流以及均匀流风场中进行风洞试验,分析研究了遮挡效应对塔架立柱基底弯矩功率谱以及平均风力系数的影响,并对塔架基底弯矩功率谱进行了参数拟合,基于顺风向脉动风速谱的基本形式,分别完成了单立柱及双立柱顺风向、横风向以及扭转向动力风荷载模型的参数拟合.研究结果表明:紊流场下,对于单立柱,横风向基底弯矩功率谱峰值主要在15°、30°、45°风向角下较大;双立柱条件下(即存在遮挡效应),对于横风向基底弯矩功率谱而言,其变化规律同顺风向基底弯矩谱基本一致,但其谱峰值是顺风向峰值的10倍;均匀流场下,遮挡距离在10D^20D(D为塔架截面宽度)时,三分力系数变化最敏感,遮挡效应最为显著.

基于Hamilton原理的双柱悬索拉线塔塔柱参数共振分析

双柱悬索拉线塔在强风荷载作用下会出现动力失稳现象,准确评估它的动力稳定性对输电线路的安全性具有重要意义。先根据双柱悬索拉线塔塔柱的受力特点,将其简化为下端铰支、上端弹性支撑的等截面柱;接着运用Hamilton原理建立偏微分运动方程,并通过Galerkin方法将其分解为常微分方程,然后根据鲍洛金提供的方法建立临界频率方程,从而得到塔柱的主要动力不稳定域;最后从实际工程中选取双柱悬索拉线塔进行算例分析,结果表明此算例中的塔柱不存在参数共振现象。

双柱型悬索拉线塔优化设计研究

本文对用于±800k V特高压直流线路,采用V串挂线方式的双柱悬垂拉线塔进行优化分析,提出双柱拉线塔的优化设计。

悬索拉线塔(塔线耦合模型)脉动风分析

基于脉动风的动力特性,采用谐波合成法以Davenport风谱模拟了多条风荷载时程曲线。在时间域内对输电塔做了风振响应时程分析。通过大量的数值模拟和统计分析得到脉动风功率谱和相干函数曲线以及悬索塔四线三塔的耦合模型的风振系数。

悬索拉线塔结构设计探究

采用TOWER、SAP2000和ANSYS等软件对悬索拉线塔的拉线布置、拉线预张力、主柱初始缺陷、主柱长细比进行了优化分析,并给出了设计建议。

大开距巨型间隔棒与双柱悬索拉线塔的配合应用

介绍了巴西全长953 km的500 k V巴拉那伊巴输电项目(连接巴黑拉斯、母马河、路易斯安娜和皮拉波拉4个变电站)的实际配置情况。重点论证为满足该线路高输送容量的系统要求,采用大开距巨型间隔棒的分裂组合导线与双柱悬索拉线塔配合应用的技术,即利用各相间压缩距离和组合导线大开距分裂的平衡布置,以使导体表面电场均匀分布。并通过两个组合降低线路阻抗,最终满足500 k V单回线路长期输送1 670 MW以上容量的要求。

直流输电线路双柱悬索拉线塔设计

介绍了双柱悬索拉线塔在国外的使用情况、悬索的找形及铁塔尺寸的确定方法。采用有限单元法分析了双柱悬索拉线塔的动力特性,结果表明:前16阶阵型为拉线振动;拉线及金具的受力较大,需要进一步研究新型金具。对双柱悬索拉线塔、自立铁塔、传统拉线塔的优缺点进行了对比,结果表明在占地不受控制时双柱悬索拉线塔的经济性明显。