风荷载调整系数在风偏角计算中的研究分析

近年来风偏事故的频繁发生致使输电线路经常停运,严重影响了电网的安全运行。因此一些学者经过分析认为:在输电线路设计时,风偏角计算中不考虑风的动力特性,即风荷载调整系数取值为1是不合理的。针对上述问题利用有限元软件对不同风速、不同档距下的悬垂绝缘子串的风偏角进行时程分析,并在风偏角计算公式中引入风荷载调整系数,结合有限元分析的结果给出风荷载调整系数在不同风速和不同档距下的取值,为输电线路的设计提供参考。

输电线路直线塔基础设计的风荷载调整系数取值研究

为了研究土结构相互作用(soil-structure interaction,SSI)下输电塔上部结构与基础结构在设计时风荷载调整系数的差异,以明确合理的风压调整系数取值,通过输电塔基础地基耦合体系气弹性模型风洞试验和数值分析展开研究。以脉动效应下的基础作用力为控制目标,采用迭代试算的方法,分析得到SSI效应对基础风荷载调整系数的影响。结果表明:竖向基础作用力脉动响应与风速增长呈正相关,受地基阻尼和地基刚度变化影响较小;杆塔风荷载调整系数与风速增长呈正相关,受地基阻尼变化影响较小;采用规范推荐方法和随机振动理论计算的基础风荷载调整系数加权平均值均大于风洞试验结果;采用风洞试验的杆塔风荷载调整系数进行直线塔基础设计时,不需要进行折减。

基于可靠度理论的输电线路基础设计中的风荷载调整系数取值研究

为研究输电线路基础设计规范中的风荷载调整系数取值是否合理,通过对输电塔上部结构与下部地基基础可靠度影响参数的统计特性研究,依据基础设计规范中的风荷载调整系数表达式,采用JC法分别计算上部结构、地脚螺栓、基础的可靠度指标。结论表明,现行输电线路基础设计规范中基础设计风荷载调整系数的取值是合理的,按此计算的基础可靠度指标略大于上部结构。

荷载分项系数调整对结构构件承载力评定分级标准的影响

荷载分项系数取值直接关系到结构构件的可靠性,为研究其调整对结构构件承载能力评定分级标准的影响,通过计算14种具有代表性的结构构件的抗力分项系数,考虑永久荷载与办公室楼面活荷载、永久荷载与住宅楼面活荷载、永久荷载与风荷载、永久荷载与雪荷载四种简单组合和常用的活恒荷载效应比,基于荷载、抗力的统计特性,进行荷载分项系数调整前后结构构件的可靠性分析,提出荷载分项系数调整后结构构件承载能力评定等级的分级标准。结果表明:《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB 50292—2015)中对各安全等级下结构构件的安全性分级偏于保守,提出的可靠指标分级标准能更合理反映新标准对结构构件可靠度控制水平,可为国家标准的修订提供参考。

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。

输电线路等效静力风荷载与调整系数计算方法

为了获得更合理的输电线路设计风荷载,以导线在自重和平均风荷载作用下的静力平衡构型和几何刚度作为计算的初始条件,将导线在脉动风荷载作用下的响应近似视为线性,考虑平均响应和背景响应分量的组合,提出多跨输电导线单目标和多目标等效静力风荷载的计算方法.以某500kV三跨耐张段为研究对象,分别以导线关键位置的顺风向位移和悬垂绝缘子串挂点顺风向反力为等效目标,讨论荷载-响应相关法(LRC)、阵风荷载包络线法(GLE)、多目标等效方法在导线等效静力风荷载计算中的适用性.计算导线的风荷载调整系数,并与我国规范取值进行对比.结果表明,GLE法可用于多跨输电线路的等效静力风荷载计算;规范对风荷载调整系数的取值不尽合理.

输电线路风荷载调整系数(风振系数)计算探讨

输电线路风荷载调整系数(风振系数)的大小与结构本身和自然条件有关,其值的大小,不仅影响铁塔的安全和可靠度,也影响到塔材指标。通过计算和分析可知:杆塔风荷载调整系数zβ与杆塔的类型、高度、坡度有关,zβ值增大的主要原因是杆塔的质量增大;导地线风荷载调整系数cβ值受风速、档距、气动阻尼和地面粗糙度的影响。在输电线路设计中必须找到快捷方便地计算zβ和cβ的方法。

荷载分项系数调整对轻钢结构构件可靠性和材料用量的影响分析

轻钢结构对可变荷载极度敏感,设计时其荷载分项系数取值相对偏小。《建筑结构可靠性设计统一标准》(GB 50068-2018)中调整后的荷载分项系数数值有所提高。为了明确荷载分项系数调整前后轻钢结构可靠性和材料用量的变化,通过收集不同轻钢构件的分布类型和统计参数,考虑更符合轻钢结构的荷载效应比?为0.25~12,并基于可靠度理论对轻钢结构的可靠度和材料用量进行了分析。分析结果表明:荷载分项系数调整后,轻钢结构可靠指标提高范围为8.1%~11.2%;材料用量增加了4.28%~5.41%。这些定量的分析结果可为结构工程师提供参考。

超高压输电线路风偏闪络及导线风荷载取值讨论

根据某超高压输电线路风偏闪络故障气象信息和线路结构参数可开展故障分析。当采用规范建议的单摆模型进行检验时,计算结果远小于发生闪络故障的风偏角阀值,据此可认为规范的导线风荷载参数取值以及刚性直棒法存在一定的不安全因素。因此,建立四跨绝缘子串–导线耦合体系有限元模型,采用时域法分析不同基本风速下绝缘子串的风偏角极值,对风偏角极值与基本风速关系式进行拟合以预估风偏闪络的临界风速,并讨论了风压不均匀系数α和风荷载调整系数βc的取值。结果表明:基于拟合公式得到的故障塔处发生风偏闪络的临界风速介于实测事故风速区间内,略小于设计基本风速;刚性直棒法没有考虑风速脉动的影响,且规范规定的风压不均匀系数α偏小,从而大幅低估了大风下导线风偏响应;当α取1.0,βc取1.2时,本线路基于刚性直棒法的计算结果接近有限元动态风偏计算结果,更符合实际情况。

橡胶铅芯阻尼器控制下输电塔风振系数研究

以向家坝—上海、锦屏—苏南±800 kV特高压直流输电线路工程为例,介绍了橡胶铅芯阻尼器在一般线路输电塔风振控制中的应用。通过三维有限元仿真和风荷载的数值模拟,对单塔、输电塔—线体系在阻尼器控制前后的风振响应进行了时程分析。统计得到了输电塔结构的风荷载调整系数取值,并与多种现行规范的取值进行比较。结果表明,输电塔在横担位置风荷载调整系数存在突变现象,现行规范无法考虑这一影响,在设计时应引起重视;导(地)线使输电塔体系的质量、刚度和阻尼有所增加,从而产生了对塔架振动的抑制作用,因此在风振设计中应考虑塔线耦合的影响;输电塔—线体系采用橡胶铅芯阻尼器后风荷载调整系数得到有效减少且减少率沿塔高逐渐增大。

输电线路档距折减系数及风压不均匀系数取值研究

明确了风压不均匀系数的概念,并从导线风荷载的角度揭示了风压不均匀系数和档距折减系数的本质差异。根据风荷载等效原则建立了基于中国输电线路设计规范的等效档距折减系数表达式,并与不同国家输电线路设计规范的档距折减系数取值进行了比较,发现中国现行输电线路设计规范的等效档距折减系数小于其他各国规范。针对发生风偏闪络事故的某1000kV特高压线路,采用GLE(阵风荷载包络线)方法确定了线路的风荷载调整系数,进一步采用有限元非线性方法计算风偏角,建立了风偏角与风压不均匀系数的关系,根据风偏闪络事故的风偏角推算出风压不均匀系数。结果表明,在广袤的平坦地貌中,对于季节强风或台风等大尺度风场而言,风压不均匀系数接近1.0。

500kV架空输电线路风偏数值模拟研究

采用数值模拟方法来研究500kV超高压输电线路在随机风荷载作用下的风偏问题。具体步骤是:采用考虑随高度变化的Kaimal风速谱和Davenport相干函数,并结合谐波合成法数值模拟线路风场;在ANSYS有限元软件中建立不同档距的输电塔线体系的有限元模型,用ANSYS有限元软件分别对模型进行时程分析,分析结果显示档距对悬垂绝缘子串的风偏角有一定影响;将分析结果同现行设计规程中风偏角计算公式所得结果作比较,提出为精确确定悬垂绝缘子串的风偏角问题,在计算作用于导线和绝缘子串上风荷载时,引入风动态特性的风荷载调整系数,并给出输电线路不同档距时计算悬垂绝缘子串风荷载调整系数的不同取值。

输电线路跳线风偏响应分析及手册计算方法修正

为降低输电线路跳线风偏带来的安全隐患,保证电力传输安全,需要准确估计其风偏动力响应。现有《电力工程高压送电线路设计手册》中的跳线风偏计算方法忽略了风荷载的脉动放大效应,以此设计的线路可能偏不安全。通过建立某高压输电线路有限元耦联模型,采用非线性有限元方法计算了直引、绕引跳线的风偏响应,并与手册计算方法进行了对比分析,指出了手册计算方法的不足。在此基础上,采用等效静力风荷载代替跳线水平风载,通过引入风荷载调整系数βc来考虑风载的脉动放大效应,对手册计算方法进行了修正。研究结果表明:手册计算方法忽略了脉动风荷载放大效应,会严重低估跳线风偏响应,与有限元仿真结果对比最大误差约37%;修正方法计算得到的跳线风偏响应与有限元结果非常接近。本文提出的修正方法可用于精细化估算跳线风偏响应。

不同使用年限建筑抗震鉴定分析与建议

本文总结了目前我国建筑抗震鉴定中存在的问题,探讨了结构安全等级、设计使用年限、设计基准期、后续使用年限、抗震设防类别之间的关系以及抗震鉴定中荷载的调整方法和调整系数,建立了不同使用年限建筑的地震作用参数和抗震构造措施的调整系数,以期达到运用既经济又安全的建筑抗震鉴定方法,对建筑做出正确、可靠的抗震鉴定。

500kV超高压输电线路风偏数值模拟研究

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。根据架空输电线路的结构和运动特征,在ABAQUS/CAE中建立一500kV超高压特征段线路的多体模型。采用考虑随高度变化的Kaimal风速谱和Davenport相干函数,利用谐波分解法(WAWS)数值模拟线路的风场。进而采用ABAQUS软件对模型进行时程分析。基于时程分析得到的风偏角的统计结果,讨论现行架空高压输电线路杆塔塔头设计中风偏角计算方法的不足,指出计算悬垂绝缘子串风偏角时,风压的计算应引入考虑风动态特性的风荷载调整系数。