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。

高压送电线路耐张塔跳线三维建模及计算

本文对高压送电线路耐张塔的三维跳线计算建立了详细的数学物理模型,提出了软跳线和硬跳线耐张塔跳线三维计算方法。以500 kV紧凑型线路和±800 kV直流线路耐张塔为例,分别对软跳线和硬跳线耐张塔进行了三维跳线计算。该计算方法可以对跳线进行精确设计,优化塔头布置,节约杆塔造价;将铁塔头部结构布置与电气间隙设计融为一体,实现电气与结构专业在铁塔设计上的无缝衔接;同时实现二维粗略设计向三维精确设计的升级。

耐张塔输电线路等值覆冰厚度的简化预测方法

输电线路覆冰会引发断线倒塔事故,严重影响电网的安全运行,准确监测线路覆冰情况具有重要的工程意义和应用价值。在输电线路综合荷载的静力学模型基础上,提出了两种简化的等值覆冰厚度预测方法。第一种简化方法不需要水平档距和高度差参数,减少了输入参数;第二种简化方法不需要角度传感器,避免角度传感器误差造成的预测性能下降,且减小了系统的硬件成本。结果表明:在大水平档距情况下,第一种简化方法与现有方法的预测性能基本一致;在覆冰前后悬垂角变化不大的情况下,第二种简化方法的预测误差在工程允许范围以内。

异形塔混合结构斜拉桥初始张拉力优化

为探究异形塔混合结构斜拉桥合理斜拉索初始张拉力,进一步优化成桥状态下斜拉索内力分布,以某跨径布置为(2×30)+(2×60)+(2×30)m的异形塔混合结构斜拉桥为研究对象,基于影响矩阵原理,对斜拉索初始张拉力进行优化分析,计算斜拉索合理初始张拉力,并以设计成桥索力和优化后初始张拉力作为斜拉索初始张拉力的两种不同工况,对不同初始张拉力下桥梁结构响应进行对比分析。结果表明:影响矩阵法对异形塔混合结构斜拉桥初始张拉力优化效果良好,优化后的斜拉索内力趋近于设计成桥索力,且初始张拉力优化后,异形塔混合结构斜拉桥主梁弯矩整体分布更为均匀,主梁整体竖向位移相比优化前降低38.2%,在改善结构受力的同时亦对桥梁线形起到了管控作用。本文成果可为同类型桥梁斜拉索初始张拉力优化提供一定的借鉴与参考。

A形斜塔不等跨斜拉桥施工关键技术研究

毕节市倒天河某新建桥设计为半漂浮体系的A形斜塔不等跨斜拉桥,该桥为典型的市政景观桥梁。该类型桥塔在施工阶段均处于大偏心、长悬臂状态,塔底应力与塔端位移极其敏感,施工过程如何确保塔身应力不超限、线形不超标等问题为主塔施工的重难点。施工借助midas Civil有限元软件模拟计算,阐明了一次张拉成桥方案的可行性,并根据计算结果预判主梁现浇支架受力增大的情况,对施工具有指导意义。除此,仿真计算结果可获取各施工阶段的变形与应力参数,结合实时监控数据对各施工阶段进行了指导与纠偏,确保各构件的结构安全和线形要求,成桥索力与设计高度吻合,效果较好。

基于Ansys的高压输电塔风振特性分析

在电力大范围应用的背景下,研究输电线路的振动特性对电网整体的安全性有着极其重要的意义。文中推导了三线两塔耦合系统的力学简化模型,利用Ansys软件建立了典型的500 kV交流双回路耐张塔模型,在此基础上利用Davenport风速谱对电力塔模型节点的风载荷进行了模拟,阐明了分析的有效性。利用理论方法和有限元方法分别计算了塔-线耦合体系的动力特性,结果表明理论计算与有限元结果保持一致,证明了理论的有效性。此外通过有限元的分析还能看出耦合系统出现了一部分由塔或线诱发的新振型,且同阶下耦合的振动频率要小于单塔的振动频率。

基于等线长迭代的特高压直线塔地线不平衡张力计算

特高压直线塔地线金具多次因不均匀覆冰发生事故。首先采用不平衡张力的数值计算模型,并给出张力初始值的取值方法和收敛判断条件。然后计算分析了特高压输电线路不同档距、档数、高差、冰厚、串长、大小档等多种情况时直线塔地线的不平衡张力。结果表明减少耐张段档数、缩小档距、降低高差、路径选择中尽量避开冰区较重的地方、增加地线悬垂串长度、排位时尽量使档距均匀分布等均可降低直线塔地线的不平衡张力。对新建工程和已建工程,分别提出了降低地线不平衡张力差的对策,可为后续特高压输电线路的设计提供参考。

架空输电线走板与张力机之间的力学模型研究

在输电线张力放线过程中,走板过转角塔时易因其受力复杂导致其倾斜角与滑车倾斜角不一致而发生跳槽甚至翻转故障。针对此问题,本文建立张力机出口张力与走板倾斜角的数学模型,以便准确控制走板过转角塔时的倾斜角。首先,根据导线的牵展计算得到张力机出口张力控制值;然后考虑到走板在放线过程中的受力情况,建立走板力矩平衡方程;最后,获得张力机出口张力对走板倾斜角的控制模型,并提出张力机出口张力调整策略。在某实际输电线路工程中应用本文提出的力学模型进行仿真验证。结果表明,模型计算的张力机出口张力控制值与实际值误差在5%以内;并且,根据模型分析了走板尺寸、重量及转角塔的位置对走板倾斜角的影响,并结合走板期望倾斜角确定张力机出口张力的最佳调整策略,提高了放线施工的效率和安全。

220 kV跳线风偏放电概率计算模型和影响因素分析

台风伴随着降雨导致输电线路耐张塔的跳线偏离垂直平面并靠近耐张塔,进而导致输电线路放电。目前,针对台风侵袭下考虑降雨的耐张塔跳线风偏放电概率计算模型的研究均不考虑雨荷载的影响。为此,以220 kV电压等级的耐张塔跳线为研究对象,建立得到考虑风雨荷载的220 kV耐张塔跳线的风偏放电概率计算模型及计算公式。在台风条件下,计算典型220 kV电压等级的耐张塔跳线风偏放电概率。结果表明风偏放电概率与气象条件的变化趋势具有一致性。将考虑雨荷载的方法与典型不考虑雨荷载的方法进行对比,在降雨量较小时两者差别不大,这验证了所提计算模型的有效性。此外,探究了绝缘子类型、跳线雨荷载、雨向、降雨量对220 kV耐张塔跳线风偏放电概率计算的影响。

1000 kV特高压30 mm重冰区水平耐张塔地线支架高度取值研究

1000 kV特高压30 mm重冰区水平耐张塔地线支架高度关系到导地线脱冰跳跃距离,地线表面场强大小以及防雷保护效果。采用电位系数法,导地线应力状态方程和不平衡张力计算理论,结合脱冰跳跃真型试验成果,从地线表面场强、防雷保护、脱冰跳跃三个方面进行分析计算,综合得出水平耐张塔地线支架高度取值。

导线张力对输电杆塔安全性和经济性的影响研究

针对使用广泛的500 kV架空输电线路,分别研究了在轻、中、重冰区,由断线及不均匀覆冰引起的导线张力对输电杆塔安全性和经济性的影响。研究表明:导线张力增加0~20%,若保持杆塔杆件规格不变,悬垂塔的超限杆件比例为0~51%,耐张塔的超限杆件比例为0~4%;若增大杆塔杆件规格以保证安全,悬垂塔的塔重增加0~28%,耐张塔的塔重增加0~5%;覆冰越厚,由断线引起的导线张力对杆塔影响越小,由不均匀覆冰引起的导线张力对杆塔影响越大;导线张力主要影响悬垂塔横担上、下平面交叉材、塔身主斜材等杆塔杆件。因此,对重要输电线路和输电线路重要区段,推荐重点加强悬垂塔的防串倒及抗冰能力。研究结论对工程实践具有一定的指导意义。

多跨矮塔混凝土斜拉桥斜拉索安装工艺探讨

为研究多跨矮塔混凝土斜拉桥斜拉索安装工艺,以桥跨布置为(68+4×120+68)m的预应力混凝土梁五塔单索面矮塔斜拉桥——新津河特大桥为研究背景,对其斜拉索的安装流程及施工工艺进行了探讨,新津河特大桥斜拉索采用等值张拉法进行张拉,采用磁通量传感器并引入了钢绞线智能化数据采集系统对斜拉索索力进行监测,索力的控制取得了良好的效果。该桥斜拉索的顺利安装为同类型项目施工提供了参考。

铝合金焊接圆管构件轴心受拉试验

铝合金对焊接热影响区敏感,规范中采用强度折减系数来考虑热影响区对铝合金材性的影响。但实际焊接结构和焊接节点构造复杂,基于铝合金强度折减的计算方法不能反映热影响区对构件和节点力学性能的影响。因此,本文对带法兰板的铝合金圆管构件进行轴心拉伸试验研究,对焊接铝管构件的力学性能进行了评估,分析了焊接热影响区对铝管构件板材的材性的影响。试验结果表明:1)构件的破坏是由于加劲板与法兰板的角焊缝开裂导致的;2)铝管构件的荷载位移曲线没有屈服平台,整体屈服荷载为910 kN,极限破坏荷载为1210 kN;3)焊缝热影响区的板件,弹性模量为71.753 GPa与规范基本一致,而名义屈服强度与规范设计值相比折减53.5%。

输电塔-线体系覆冰增长动态响应分析

为了有效分析输电线路在覆冰作用下的正常运行情况,针对重覆冰区气象特征,结合旋转圆柱覆冰增长模型对覆冰区域进行12 h覆冰荷载及风荷载的计算;根据110 kV输电线路特征,采用梁杆分析单元,建立多塔塔-线耦合有限元模型;然后,基于有限元法(FEM)分析软件ANSYS进行覆冰增长动态响应分析.研究表明:在12 h覆冰过程中,线路整体运行平稳,不会出现失稳倒塔现象;不均匀档距和高差在顺线路方向对杆塔影响较大,12 h覆冰过程中杆塔塔头最大应力分别超过标准杆塔7.6%和12.2%;转角由于横向力作用对杆塔扭转影响较大,12 h覆冰过程中转角10°和15°的杆塔塔身最大应力分别超过标准杆塔98.5%和192.4%;线路中不均匀档距、转角及高差产生的不平衡张力是导致杆塔变形增大的主要原因.分析结果同线路实际运行情况相符,可用于架空输电线路覆冰可靠性分析和指导线路除冰.

斜拉桥索力张拉优化方法研究

针对斜拉桥建设工期紧、二次调索工作量大、张拉工作耗时较长等问题,提出一种索力张拉优化方法。该方法以主梁上、下缘应力和成桥索力为控制目标,通过对主梁施加临时配重的方式,将二次调索方案转化为一次张拉到位,用以加快施工进度,提高工作效率,实现工程按时通车。以某矮塔斜拉桥为工程背景,通过施工阶段有限元仿真分析,对所提方法的可行性进行验算,结果表明,成桥索力和施工阶段主梁应力均可达到合理要求,验证了所提方法的可行性。

改进的穿越越障巡检机器人设计及越障动作规划

基于穿越越障方式对巡检机器人进行了改进设计,并针对此种越障方式,对地线线路上的防震锤、悬垂线夹及耐张杆塔等线路金具进行了结构改造,采用仿真软件对易出现应力集中的悬垂线夹结构进行了强度校核以保证机器人的安全运行。同时,针对机器人结构设计特点和改造后的线路金具特点,对机器人的越障动作做出了合理的规划。在武汉大学机器人试验场搭建1∶1的高压输电线路试验平台,对巡检机器人的越障性能和效率进行了测试,结果表明,该巡检机器人能够顺利穿越架空地线上改造后的防震锤、悬垂线夹和干字型耐张杆塔等障碍物,相较于以往的巡检,具有更高的效率和安全性,且可穿越以往机器人不能越过的干字型杆塔障碍。

1000kV特高压交流输电线路双回耐张塔刚性跳线电晕抑制分析

特高压交流1 000 kV双回耐张塔结构复杂,为分析其刚性跳线表面电场分布,并抑制电晕放电,运用3维有限元分析软件ANSYS,考虑了杆塔、金具、绝缘子串等因素和相间影响,计算了特高压双回耐张塔采用铝管式结构时刚性跳线的表面电场分布,对比分析了跳线表面场强的不同影响因素;并选取特高压试验示范工程典型单回耐张塔JTP3,通过电场仿真计算结合实地电晕测量,确定了特高压双回耐张塔刚性跳线表面场强的控制值;最后研究了跳线表面场强随弧垂值、耐张塔转角度数以及跳线直径的变化规律。研究结果表明:相间影响对中相跳线表面场强影响相对较大,杆塔、大地以及回间影响对中相跳线表面场强的影响百分比<5%,特高压双回耐张塔刚性跳线表面场强控制值可取为2 600 kV/m,刚性跳线应选用JL/G3A-900/40型导线并在实际安装中应使弧垂值控制在<0.2 m。

输电线路覆冰对电力网的影响及危害分析

输电线覆冰将严重影响电网安全运行,会导致杆塔荷载增大、输电线垂度增大。覆冰严重时还会引起倒塔。行对于此,分析了输电线覆冰对输电线安全的影响,即输电线覆冰对输电线负载的影响、覆冰厚度增加时对输电线强度的影响,为输电线路设计和安全提供了参考。

角度风对转角塔水平荷载的影响

分析了转角杆塔设计时的荷载取值,将杆塔水平荷载分为水平风压荷载和水平张力荷载2种,考虑风对转角塔2侧电线的作用及对电线张力的影响,得出角度风作用下转角杆塔的综合水平荷载公式,并根据实际算例,探讨了杆塔最大水平荷载与大风角度的关系。结果表明,对于转角度数较大的转角杆塔,有必要根据实际情况计算角度风对水平荷载的影响。

无人机输电线路巡线系统及应用研究

针对传统的人工巡检方法存在工作量大而且条件艰苦等缺点,设计了微波无线巡线监控系统。通过安装在无人机或单人设备上的高清摄像头实时采集图像,首先把图像转为视频信号,然后通过压缩处理将该视频信号传输到微波发射机的调制端,并通过微波发射机将该信号加载到载波上,经微波天线后定向辐射到耐张塔或无人机的微波接收机上,并通过对微波接收机解调出视频图像信号,将该信号送到硬盘录像机或监视器,实现了对输电线全天候无人监控。最后通过实例分析论证,证明了无人机输电线路巡线系统的可行性。