杆塔荷载和降雨特征对边坡稳定性的影响分析:以滇东北山区输电线路为例

随着我国“西电东送”特高压电网的全面铺开,大量输电杆塔坐落在滑坡灾害易发的滇东北山区,这类山坡的稳定性直接关系着输电线网的安全稳定运行。然而,目前的研究尚未明晰输电杆塔修建对降雨型滑坡灾害的影响,需要进一步研究杆塔荷载和降雨特征耦合作用下的边坡稳定性变化趋势。基于Geo Studio模型,以西南山区输电线路典型边坡为例,从土壤含水率、孔隙水压力、边坡安全系数和土体位移等方面定量分析降雨强度、降雨历时、杆塔荷载大小及荷载组合等因素对边坡稳定性的影响机理。结果显示:(1)对于以超渗产流机制为主的滇东北红土边坡,降雨历时的延长、总降雨量的增加对边坡安全系数的削弱效应强于降雨强度的提高;(2)杆塔荷载对边坡稳定性的削弱效应明显,增加单个杆塔荷载的大小将大大提高滑坡发生的可能性,在长历时暴雨-入渗条件下杆塔失稳风险显著增加;(3)杆塔荷载的存在会延长近地表土体正孔隙水压力消散的时间,进而延长边坡欠稳定状态历时;(4)调整杆塔荷载组合的大小会对边坡整体稳定性产生不同影响:增大下坡段杆塔荷载重量,边坡整体稳定性提高,增大上坡段杆塔荷载重量,边坡整体稳定性降低。研究表明杆塔荷载在长历时暴雨条件下会提高输电线路途经山坡滑坡灾害的发生概率和破坏性,不合理的杆塔组合也会导致边坡向欠稳定甚至失稳状态发展,在输电线路滑坡灾害防治工作中需引起重视。本研究可为滇东北山区输电线路规划、运维及防灾减灾工作提供科学指导。

覆冰特高压导线风致动张力试验与分析

覆冰导线在低风速作用下的风致振动现象是一个复杂问题,而导线动张力的计算对于输电铁塔的抗冰设计具有重要的参考意义。为研究风荷载下覆冰导线动张力对输电塔结构的动力作用,利用光纤布拉格光栅传感器,通过覆冰特高压输电塔-8分裂导线耦联体系风洞试验测得了导线的动应变,验证了导线动张力模型的有效性。用动张力模型计算结果和我国重冰线路设计规程中导线的荷载标准值进行了比较,发现规范对覆冰导线弦向张力荷载值的考虑略显不足,不平衡张力容易成为输电塔结构破坏的重要原因。对覆冰导线的动张力试验和分析研究结果表明:随着覆冰厚度的增加,导线自振频率降低,非线性增强,导线端部动张力增幅明显。考虑风荷载与冰荷载的组合后,覆冰输电塔的安全设计需要进一步提高。

冰区输电铁塔设计的荷载组合

在2008年初的冰灾中,输电线路大量倒塔,按原有规范设计的输电铁塔成为冰区线路的薄弱环节。改进的做法是:根据2008年的行业新规范,结合工程实践,在增加塔重不多的前提下,合理选择荷载组合,使之能够适应复杂的气象及地形条件,为今后的输电线路安全运行提供比较可靠的保证。

海岛环境下大跨越输电塔风荷载关键参数特性研究

大跨越输电塔是集高耸结构和空间杆系结构2种特征于一体的风敏感结构,风与结构的相互作用十分复杂,风荷载是主要的设计荷载之一。以某一海岛环境大跨越输电塔为研究对象,研究了适用于工程的风速过渡区、风压高度变化系数;结合以往工程经验,提出体型系数的推荐取值;同时,参考国内外规范(IEC60826、BS50341),并通过CFD模拟,得出了塔身与横担角度风荷载的分配系数推荐值;通过研究,揭示了海岛环境下大跨越塔的风荷载关键参数的特性,结果可作为大跨越铁塔结构抗风设计的参考。

大负荷直流输电线路杆塔的选择与结构优化

阐述直流输电线路杆塔类型、导线排列方式、绝缘子串组合方式及其适用场合,从塔型和塔头布置方式的选择、塔身风振系数的计算、荷载组合等方面对大负荷直流输电线路杆塔的优化设计进行全方位的论证,给出塔头优化布置方案,指出按Q/DG1-A012—2008《±800 kV直流架空输电线路设计技术导则》计算风振系数较为合理、可靠。

输电杆塔极限荷载状态对滑坡稳定性的影响研究

随着山区城市电力交通建设的迅速发展,高压输电线塔不可避免地修建于山坡位置,这给自然边坡的滑坡带来二次加载,对边坡杆塔基础稳定性产生不利影响。结合工程实例研究了运营期杆塔极限荷载状态对滑坡和杆塔基础稳定性的影响。确定了运营期输电杆塔基础承受的极限工况,基于规范相关规定,初步评价了杆塔基础的稳定性。在此基础上,采用三维数值模拟方法从基础位移变化和土体塑性区分布入手研究了杆塔基础荷载状态对杆塔基础周围土体的扰动影响,主要从杆塔基础位移变化和周围土体塑性区分布变化分别进行分析,阐明了极限荷载工况下杆塔基础稳定性与风速及杆塔基础埋深的相关关系。研究成果可为山区高压杆塔建设提供一定技术参考。

输电塔横担螺栓铝合金防松垫片的防松性能研究与改进设计

轴向拉压载荷以及横向剪切载荷是输电塔横担螺栓连接结构的主要受力形式.针对输电塔横担螺栓连接结构在风载作用下发生松动的现象,提出一种使用铝合金两面凹凸垫圈自锁双螺母的组合防松螺栓.对不同的防松螺栓垫圈进行风动激励研究,研究工况分别为使用不同形状垫圈和自锁双螺母的组合防松螺栓,分析不同组合防松螺栓的防松性能,提出组合载荷作用下输电塔横担螺栓的防松性能规律;建立数字化分析的防松性能评价标准体系,设计出最优组合防松螺栓,并应用到输电塔.结论表明,在十级风作用下,使用铝合金两面凹凸垫圈和自锁双螺母组合防松螺栓具有良好的防松效果.

拉压剪切组合载荷作用下输电塔顶防松螺栓的设计与研究

在架空输电线路中,输电塔塔顶螺栓在风载作用下容易发生松动,输电塔塔顶螺栓连接结构的主要受力形式为轴向拉压载荷及横向剪切载荷。针对这一现象,文中提出了一种使用铝合金双面凹凸垫圈和当量摩擦角大于螺纹升角的自锁双螺母的组合防松螺栓。对3种不同组合的防松螺栓即分别为使用不同平垫圈材料、不同垫圈形状和不同材料凹凸螺母的自锁双螺母的组合防松螺栓进行仿真研究,分析3种不同组合防松螺栓的防松性能,提出组合载荷作用下输电塔塔顶螺栓的防松性能规律,设计出最优组合防松螺栓,并应用到输电塔。结果表明:在10级风作用下,使用铝合金两面凹凸垫圈和当量摩擦角大于螺纹升角的自锁双螺母组合防松螺栓有着最佳的防松效果。

基于欧美标准的杆塔导地线荷载组合程序开发

在输电杆塔结构导地线荷载的计算上,中美欧标准存在一定的相似性,但也存在较大的差异,导致基于中国标准的设计软件无法适用于欧美标准,降低了杆塔设计效率。由于不同地区具体要求不同,目前行业内尚无可用的基于欧美标准的荷载组合通用软件。首先,对中美欧输电杆塔标准荷载组合规定进行了对比研究,总结了中美欧荷载组合的相同点和差异点;然后,在借鉴国内类似软件开发经验的基础上,基于VB.NET语言和欧美标准研发了一套杆塔导地线荷载组合程序,详细介绍了程序原理和结构并对关键技术进行了重点介绍;最后,举例演示了程序的具体应用,为国外工程设计提供参考。

输电塔结构抗风计算研究

分析了输电塔风振响应与参与计算模态的关系,详细阐述了风振系数的由来,以及等效静力风荷载的本质,分析了荷载组合与荷载效应组合之间的根本区别,建议输电塔风荷载计算时考虑多阶振型贡献,并且采用荷载效应组合,为计算塔线耦合效应及诸如龙卷风、飓风等更为复杂的风荷载对输电塔结构的影响提供途径。

风荷载作用下输电线电塔边坡稳定性分析

该文以镇江长江沿岸五峰山输电线电塔边坡为例,用毕肖普法讨论了在输电线电塔风荷载竖向力与水平力作用下,土体性质改变对边坡稳定性的影响。根据桩基布设位置、滑动面位置和桩端持力层的不同,风荷载作用下输电线电塔对边坡稳定性的影响分为三种模式:桩基础在计算产生的滑坡体内,产生的塑性区未接触到滑动面;桩基础在计算产生的滑坡体内,产生的塑性区接触到了滑动面;桩基础不在计算产生的滑坡体内。并对这三种模式进行了分析和评价。