多类气候下耐张输电塔线体系风致动力响应研究

作     者：张鑫 

作者单位：合肥工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王辉;杨雪锋

授予年度：2020年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：输电塔-线体系 常态风 风雨联合激励 移动下击暴流 动力响应 

摘      要：输电塔-线体系是输电线路的主干线,是重要的生命线工程。由于输电塔线体系自振频率较低,与风的卓越频率十分接近,在极端复杂的气象条件及某些特殊的工作状态下,杆塔可能会发生折断甚至连续倒塌的现象。由于塔线耦合的复杂机理,目前对其进行理论分析还存在诸多困难。最有效的方法是通过数值模拟方法进行分析,获取塔线结构体系的风致动力响应特性,为输电塔线体系的抗风设计提供有效的理论指导和直接的设计依据,对确保输电线设备安全运行、降低人民财产损失和保障人民生活秩序有着重要意义。本文以某耐张塔线路为研究对象,基于风工程基本理论,建立耐张塔线体系分析模型,分别对单塔和塔线体系进行动力特性分析,掌握其结构自身的动力特性,并以此为基础,通过模拟常态风荷载、风雨联合激励荷载以及移动下击暴流风荷载的动态作用,对耐张塔线体系在多类气候作用下的风致动力响应特性开展研究。通过研究发现,输电导线对体系的影响具有方向性,塔线平面外,导线对塔体刚度贡献不大,由于整体质量增加,使得该方向塔体刚度偏小,塔线耦合效应在塔线平面外方向更为突出,在来流风作用下,还未达到塔体的振动频率时,便发生了多次塔线平面外方向的共振响应。考虑降雨时,大雨强下风雨联合激励对塔顶位移影响明显,极值条件下增大量甚至达到20%左右,在相关电力结构设计中应予以考虑。在移动下击暴流作用下,输电塔线塔顶位移和加速度功率谱值远大于常态风,且谱峰对应频率发生了前移现象,下击暴流对输电塔线体系动力响应的影响相较于常态风更为显著。