在用油气管道斜拉索跨越体系检测评价研究

斜拉索跨越体系在油气管道建设中被广泛采用。针对地质灾害、钢结构腐蚀、钢索失效等因素潜在的跨越管道的运行风险,开展了在用油气管道斜拉索跨越体系检测评价研究。通过检测,利用力学及仿真分析评价出塔架、钢索和钢结构的支承能力;对管道进行风险评价、剩余强度评价和剩余寿命评价;对跨越体系进行整体评价并给出相应的维修策略和风险缓解措施,以确保在用油气管道斜拉索跨越体系安全无故障地运行。

大跨越输电塔线体系减震控制分析研究

利用有限元分析软件ANSYS,以跨越珠江的输电线路工程为研究背景,在输电塔上布置粘滞消能阻尼器和调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD),对比分析了在三向El-Centro地震波作用下有、无减震控制措施的输电塔位移和加速度地震响应。通过有关参数分析计算,分别得到了粘滞阻尼消能减震和调谐质量减震控制的最优粘滞阻尼系数和最优TMD质量,分析研究表明上述2种减震控制措施皆能明显衰减输电塔线体系的地震响应,具有比较理想的减震效果。

大跨越输电塔线体系气弹模型风洞试验

针对大跨越输电塔线耦合体系的风振响应问题,以规划中的世界第一高塔——某大跨越输电塔线工程为原型,采用离散刚度法设计制作了塔线体系的气弹模型,并在紊流风场中进行了多个风向角、多个风速下的单塔和塔线体系气弹模型风洞试验.试验结果表明,输电塔的响应可以分解为共振响应与背景响应.通过分析塔线耦合作用对输电塔2部分分量的影响,揭示了塔线体系的风振响应特性.塔线体系与单塔相比,由于阻尼的增加导致共振响应有所降低,而迎风面积的增大使得背景响应有较大幅度的提高.分析塔线体系总的风振响应必须同时考虑塔线耦合作用对2部分分量的影响.

大跨越输电塔线体系风振响应频域分析及风振控制

以规划中的世界第一高塔——舟山大跨越输电塔为工程背景,在以往工作的基础上,针对塔线耦合体系背景响应与共振响应各自的特征,进一步研究了塔线体系风振响应的频域简化分析方法。通过与单塔风振响应的比较,明确了塔线耦合作用对两种响应分量所造成的不同影响。与时域方法计算结果的对比表明,采用频域分析法,不仅可以获得准确的风振响应,同时提高了求解的计算效率。以简化分析法为基础,选取粘弹性阻尼器为被动耗能装置,采用多目标优化的混合遗传算法计算得到了塔线体系的风振控制方案,并通过理论计算与气弹模型风洞试验对该方案的风振控制效果进行了验证。

大跨越输电塔线体系风振响应的时域分析

以规划中的世界第一高塔-舟山大跨越输电塔为工程背景,建立了塔线耦合体系的空间有限元模型,对体系的风振响应进行了时域分析,同时对输电塔线体系进行了气动弹性模型的风洞试验。通过理论计算和试验研究,将输电塔的响应分解为共振分量与背景分量,并分别考虑了输电线对这两部分分量的影响。针对背景与共振响应各自的特征,进一步提出了塔线体系的简化计算方法:背景分量的计算可以应用准静态假定,采用方差分析法得出;将塔线体系等效为悬吊摆系统,从而简化了共振分量的计算。上述两部分计算结果相叠加,即可得到塔线体系真实的风振响应。

大跨越输电塔线体系动力特性及风振响应

以正在建设中的世界第一高 3 46 5m的输电塔———江阴大跨越为工程背景 ,建立了考虑输电线、绝缘子和塔架耦合的两塔三段线分析模型 ,用非线性有限元分析方法对大跨越塔线体系进行了风振响应分析 ,并进行了气动弹性模型风洞试验。通过理论计算和试验研究 ,指出输电线对塔架的自振频率影响较小 ,而结构体系风振响应分析则应考虑塔线耦合影响 。

大跨越输电塔线体系气弹模型风洞试验

以建设中世界最高输电铁塔——— 346 .5m高、5 0 0kV江阴大跨越塔为工程背景 ,通过气弹模型风洞试验 ,对大跨越输电塔线体系动力特性和风振响应进行了研究 .采用外形、质量、刚度分离的处理方法设计了大跨越塔模型 ,塔线体系为两塔三段线模型 .用自由振动法测得单塔和塔线体系的自振频率和阻尼比 ,进行了多个风速下单塔、塔线体系在均匀流场和紊流场中的风洞试验 .通过对试验结果的分析 ,揭示了大跨越输电塔线体系动力特性和风振响应特点 。

大跨越输电塔线体系随机脉动风场模拟研究

为在时域内分析大跨越输电塔-线体系风振响应,根据结构体型特征和脉动风场的功率谱特性,考虑输电塔-线分布、平均风剖面变化、功率谱能量与相干性等影响因素,提出了简化作用于输电塔线体系的多变量三维脉动风场(n-V-3D)为多变量一维脉动风场(n-V-1D)分析方法。结合输电塔线体系有限元法风振响应分析的特点,应用谐波叠加法和谱分解的适当修正,建立了脉动风速时程数值模拟方法。实例模拟表明,数据符合统计检验,模拟功率谱与目标谱吻合,从而验证了模拟方法的有效性和模拟脉动风速时程适用性。

大跨越输电体系动力特性分析

针对大跨越输电体系 ,考虑体系的耦合作用 ,建立了一个索 -杆非线性有限元模型。以正在建设中的国内高度最高、跨越距离最长的 5 0 0kV江阴大跨越输电线路为背景 ,用上述模型进行了动力计算。计算结果为大跨越输电系统的设计。

大跨越输电塔-线体系的风控效果研究

本文研究了大跨越输电塔-线体系风控效果的敏感性和橡胶铅芯阻尼器的实用性,从橡胶铅芯阻尼器的变形、刚度和阻尼各自的减振效果等方面验证了阻尼器的风控效果。研究表明:阻尼器控制后大跨越输电塔-线体系的位移响应均大幅降低;各风向角动风作用下均会引起大跨越输电塔-线体系的横线向和顺线向振动;同时,位移响应的最不利风向角与内力响应的最不利风向角不一定相同。塔高和输电线张力均会影响大跨越输电塔-线体系的横线向与顺线向的位移和加速度响应和风控效果。在设计风速下,安装于优化位置的橡胶铅芯阻尼器均能正常工作,其刚度和阻尼对大跨越输电塔-线体系的风控效果均有贡献,阻尼发挥了主导作用。

大跨越输电塔-线耦联体系振动台试验模型设计研究

以某220V大跨越输电线路为背景,研究了大跨越输电塔-线耦联体系振动台试验模型设计。根据相似理论对输电塔模型设计,运用刚度等效原则确定各构件截面尺寸,通过有限元模型计算和试验模型白噪声扫频,得到输电塔的基频计算值与试验值。根据导(地)线动力特性和质量相似关系,对导(地)线进行二次缩尺,确定了导(地)线弧垂和线密度,对比分析了原型的频率和试验模型的频率。采用完全质量配重方法对大跨越塔-线体系缩尺模型进行配重,以期获取结构弹塑性响应结果。该缩尺模型设计理论可为大跨越输电塔-线体系结构振动台试验设计提供参考和依据。

江阴500kV大跨越输电塔线体系模型风振控制试验研究

以正在建设中的国内高度最高、跨越距离最长的 5 0 0kV江阴大跨越输电线路为背景 ,针对江阴大跨越输电塔线体系设计了风洞试验模型和调频质量阻尼器 (tunedmassdamper简称TMD)控制器。通过气动弹性模型风洞试验来验证大跨越输电体系的控制效果 ,并以试验结果为依据提出控制建议。实验结果表明 ,所设计的控制系统达到了很好的减振效果 。

悬挂质量摆对大跨越输电塔-线体系的风振控制分析

研究了悬挂质量摆对大跨越输电塔-线体系的风振控制。通过单自由度体系悬挂质量摆的运动方程,推导得出悬挂质量摆对输电塔的控制运动方程。分别采用梁单元、杆单元和悬链线单元,对输电塔、绝缘子和输电线进行了精确的模拟。考虑输电线的几何非线性,建立了大跨越输电塔-线体系的三维有限元模型,并计算了其动力特性。介绍了悬挂质量摆的模拟及其参数取值,应用谐波叠加法模拟了脉动风速时程。分别对输电塔和大跨越输电塔-线体系的风振控制效果进行了分析。研究结果表明,悬挂质量摆可以减小输电塔-线体系的风振反应。

多维地震下考虑不同破坏准则的输电塔-线体系倒塌分析

研究了基于不同失效准则多维地震激励下输电塔-线体系的倒塌。根据实际工程,运用ABAQUS有限元分析软件,考虑材料非线性和几何非线性,建立了包含两基输电塔与3跨输电线的大跨越输电塔-线体系三维有限元模型。提出了2种不同的杆件失效准则,采用用户材料子程序,基于动力显式分析方法,研究了大跨越输电塔-线体系在3条典型天然地震波作用下考虑不同失效准则的倒塌机理,并对输电塔的杆件失效、节间位移角以及相对薄弱位置进行了分析。分析结果可以为大跨越输电塔-线体系的抗震设计提供参考。

500kV同塔四回路大跨越塔风振响应分析

以西江500kV同塔四回路大跨越塔工程为例,介绍了大跨越塔的结构设计。采用Davenport风速功率谱函数,模拟了大跨越塔线体系的风速时程曲线。运用人工模拟的风速时程曲线,采用直接积分Newmark法计算了大跨越塔线体系的风振响应,分析了大跨越塔线体系的风振响应,给出了风振系数建议值,并将风振系数理论计算值与风洞试验结果进行了比较。计算结果可为同类大跨越塔工程作为参考。

强震持时效应对输电塔-线体系倒塌影响分析

依据工程实际资料,建立了"两塔三线"大跨越输电塔-线体系三维有限元模型,并进行了动力特性分析。选取了3条天然地震波El Centro、Taft和Northridge,并依据Arias强度定义了70%持时地震动和90%持时地震动,采用考虑材料损伤和杆件失稳效应的用户材料子程序,利用动力显式分析方法,研究了强震持时效应对大跨越输电塔-线体系杆件损伤程度、损伤杆件数量以及结构倒塌的影响。研究表明:强震持时效应对结构损伤杆件数量、杆件损伤程度以及结构倒塌有较大的影响;研究结果对于地震作用下输电塔-线体系工作性能的评估以及维修加固具有重要的意义。

非一致地震动作用下输电塔线体系倒塌破坏研究

考虑地震动的非一致性,本文对输电塔线体系的倒塌现象进行了模拟研究。采用ABAQUS有限元分析软件,在考虑材料非线性及几何非线性的基础上,建立了包含四基输电塔与三跨输电线的大跨越输电塔线体系三维有限元模型。基于考虑角钢滞回性能的Tian-Ma-Qu本构模型,利用ABAQUS用户子程序对体系进行有限元分析,选取3条天然地震波以及模拟生成的人工地震波分别对输电塔线体系进行非一致激励,对比了不同激励形式下输电塔线体系的失效过程,进一步分析了体系中杆件失稳、节间位移角及结构薄弱位置等响应指标。研究结果表明不同激励形式下输电塔线体系的响应情况不同,研究可为输电塔线体系的抗倒塌研究奠定基础。

大跨越输电塔线体系有限元建模

以舟山大跨越输电塔线体系为工程背景,分别采用等效刚度空间梁单元、杆单元、悬链线索单元对输电塔、绝缘子和输电线进行了模拟,建立了塔线耦合体系的空间有限元模型。建模过程兼顾了模型的准确性和计算效率,重点阐述了悬链线索单元在输电线模拟中的应用。以此为基础,通过时域分析方法对塔线体系的动力特性和风振响应进行了计算。

大跨越输电塔线体系的风荷载模拟及耦合风振研究

根据输电塔线体系在风荷载作用下的破坏特点,采用ANSYS有限元软件建立"两塔三线"钢管塔线体系的空间杆梁混合有限元模型,其中主要钢管构件和绝缘子串采用Beam 4梁单元,横撑和斜撑钢管构件采用Link 8杆单元,导、地线采用Link 10索单元;采用Davenport风谱,并运用基于功率谱密度函数的谱表示方法,考虑风速时程的时间和空间相关性,模拟生成了输电塔、导地线的脉动风速时程;在时域内分析输电塔线耦合体系模型在风攻角分别为0°、45°和90°的风振反应,得到输电塔、导地线的位移和加速度反应;讨论输电线对输电塔线体系的影响,得出一些重要结论,对输电塔线体系的抗风设计具有一定的参考价值。

大跨越输电塔-线耦联体系风振响应风洞试验研究

基于1 000 k V特高压交流输变电工程线路中的大跨越输电塔-线体系,开展大跨越输电塔-线耦联体系的气弹模型风洞试验,研究不同风向角和不同风速下体系气弹模型在紊流场中的风振响应,并与输电单塔的风振响应进行对比。试验结果表明:在紊流风场中,塔线的相互耦合作用导致大跨越输电塔-线体系具有较强的非线性。在0°~30°风向角下,输电线的存在增大了体系的阻尼,降低了体系的风振响应;在45°~90°风向角下,位于输电塔线体系两端的输电塔G2和G4的风振响应更容易受到塔-线耦合作用的影响,在大跨越输电塔-线体系抗风设计中应受到重视。