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覆冰输电塔-线体系风致动力响应分析

防灾减灾工程学报 2008年第2期28卷 127-134页

作者：李宏男李雪李钢黄连状大连理工大学海岸及近海工程国家重点实验室辽宁省电力设计研究院

依据流体诱发振动原理,结合已有覆冰计算模型,考虑降雨的分类,模拟了输电塔-线体系不同高度导线的覆冰和风荷载。以东北地区某输电塔为例,对覆冰输电塔-线体系在稳定风速激励下的动力响应进行分析,并与不考虑塔线耦联的导线舞动分析结... 详细信息

依据流体诱发振动原理,结合已有覆冰计算模型,考虑降雨的分类,模拟了输电塔-线体系不同高度导线的覆冰和风荷载。以东北地区某输电塔为例,对覆冰输电塔-线体系在稳定风速激励下的动力响应进行分析,并与不考虑塔线耦联的导线舞动分析结果及覆冰塔线拟静力的分析结果进行对比,对塔位移、输电线位移、钢材应力进行了分析。研究结果表明:塔-线耦联体系对覆冰导线风振有很大影响,覆冰输电塔抗风设计安全度需要进一步提高。

关键词：覆冰计算模型输电塔-线体系风荷载动力响应

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覆冰输电塔—线体系的抗风加固设计

常州工学院学报 2023年第1期36卷 45-52页

作者：龚桢佳赵宝成苏州科技大学江苏省结构工程重点实验室江苏苏州215011

输电塔-线体系为高耸柔性结构,易受风荷载与覆冰荷载的影响。随着设计标准的提高,一些运行时间久、建设标准低的老塔需要维护,同时新建塔缺少抗风抗冰结构加强性设计指导。文章以某220 kV猫头型输电塔塔线耦联体系为研究对象,运用有限... 详细信息

输电塔-线体系为高耸柔性结构,易受风荷载与覆冰荷载的影响。随着设计标准的提高,一些运行时间久、建设标准低的老塔需要维护,同时新建塔缺少抗风抗冰结构加强性设计指导。文章以某220 kV猫头型输电塔塔线耦联体系为研究对象,运用有限元模拟结构在风冰耦合工况下的运行状况,结果表明:输电塔-线体系在风载冰载作用下杆塔的挂线点、塔身中部、塔腿主材可能出现局部破坏。针对这一系列杆塔安全性能不足的问题,可采用增大主材截面与添加横格的措施对结构进行加固。运用弧长法分析加固前后输电塔的静力承载能力,得出以下结论:加固塔腿主材经济有效;添加横格安全性能提升最大;加固塔身主材耗材多且效果差,为最不理想方案。

关键词：输电塔-线体系覆冰工况风荷载动力分析杆塔加固

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下击暴流作用下输电塔-线体系倒塌破坏研究

下击暴流作用下输电塔-线体系倒塌破坏研究

远场地震作用下输电塔-线体系最不利输入方向预测研究

第30届全国结构工程学术会议

作者：毕文哲田利山东大学土木工程系

下击暴流在近地面形成的短时破坏性强风会对建筑结构造成较大威胁,尤其是输电塔-线体系等风敏感结构。依托实际工程,本文建立了输电塔-线体系有限元模型,采用确定性-随机性混合模型生成下击暴流风场,基于Tian-Ma-Qu本构模型模拟了该结... 详细信息

下击暴流在近地面形成的短时破坏性强风会对建筑结构造成较大威胁,尤其是输电塔-线体系等风敏感结构。依托实际工程,本文建立了输电塔-线体系有限元模型,采用确定性-随机性混合模型生成下击暴流风场,基于Tian-Ma-Qu本构模型模拟了该结构在下击暴流作用下的连续倒塌过程。结果表明,下击暴流下输电塔表现为在极短时间内的局部大变形,该区域大量斜材和少量主材相继屈曲是导致输电塔发生整体倒塌的主要原因。该输电塔的薄弱部位是第六节间,在抗下击暴流设计中应重点关注。

关键词：下击暴流倒塌破坏有限元模拟时程分析输电塔-线体系

来源： cnki会议评论

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远场地震作用下输电塔-线体系最不利输入方向预测研究

高压输电塔-线体系多维多点振动台试验模型研究

第28届全国结构工程学术会议

作者：刘俊才田利张睿易思银山东大学土木工程系上海电力设计院有限公司

本文采用已有的最不利输入方向判别方法,开展了远场地震动激励下输电塔-线体系最不利输入方向的预测研究。依托实际工程,在ABAQUS中建立了输电塔-线体系有限元模型。为了验证该近似方法的适用性,选取了7条典型的远场地震波进行激励。开... 详细信息

本文采用已有的最不利输入方向判别方法,开展了远场地震动激励下输电塔-线体系最不利输入方向的预测研究。依托实际工程,在ABAQUS中建立了输电塔-线体系有限元模型。为了验证该近似方法的适用性,选取了7条典型的远场地震波进行激励。开展了不同远场地震动输入方向下输电塔-线体系时程分析,并与近似方法的计算结果进行对比。结果表明,近似方法具有良好的准确性,利用近似方法得到的远场地震动最不利输入方向基本可以确定输电塔-线体系的最不利响应,减少了时程分析的计算代价。同时,不同地震动的最不利输入方向是不同的,同一条地震动激励下,输电塔-线体系的振动响应随输入角度而变化。

关键词：近似方法远场地震动最不利输入方向时程分析输电塔-线体系

来源： cnki会议评论

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高压输电塔-线体系多维多点振动台试验模型研究

SMART-1台阵地震动激励下输电塔线体系反应分析

第八届全国地震工程学术会议

作者：李宏男田利张鹏大连理工大学建设工程学部

以辽宁盖州输电线路工程为基础,对输电塔-线体系台阵振动台试验模型进行了研究。根据相似理论对输电塔进行了相似设计,由于实验室跨度的限制,对输电线的相似设计引入了修正系数,为了保证多维多点振动台试验结果的真实性,输电塔-线体系... 详细信息

以辽宁盖州输电线路工程为基础,对输电塔-线体系台阵振动台试验模型进行了研究。根据相似理论对输电塔进行了相似设计,由于实验室跨度的限制,对输电线的相似设计引入了修正系数,为了保证多维多点振动台试验结果的真实性,输电塔-线体系模型严格按照相似比和质量分布,并且边界塔和边界条件按照实际结构模拟。通过对比试验模型与有限元模型的动力特性,得到设计的试验模型符合要求,可以正确反应原结构的地震响应,对模型多维多点试验振动台实验结果的分析和整理将陆续给出。

关键词：输电塔-线体系多维多点振动台试验动力特性

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工程力学 2013年第B06期30卷 273-278,283页

作者：田利李宏男侯和涛山东大学土建与水利学院山东济南250061 大连理工大学建设工程学部辽宁大连116024

该文研究了SMART-1台阵多维多点地震激励下输电塔-线体系的反应。根据输电线路实际工程,在考虑输电线的几何非线性基础上,建立了输电塔-线耦联体系的三维有限元计算模型。选取了SMART-1台阵中不同方向上的多维多点地震动时程,分别研究... 详细信息

该文研究了SMART-1台阵多维多点地震激励下输电塔-线体系的反应。根据输电线路实际工程,在考虑输电线的几何非线性基础上,建立了输电塔-线耦联体系的三维有限元计算模型。选取了SMART-1台阵中不同方向上的多维多点地震动时程,分别研究了不同折线角度下输电塔线体系多维一致和多维多点地震反应。研究结果表明:不同夹角下输电塔-线体系在多维多点激励下的反应均大于多维一致激励下的反应,但随着角度不同,增大程度也不同,尤其是输电线的竖向位移得到了强烈的放大。通过实际的多维多点地震动研究了输电线路不同角度下的反应,对应角度不同,输电线路受地震动多维多点效应影响不同。所获得的分析结果可为输电线路抗震设计提供参考。

关键词：输电塔-线体系 SMART-1台阵多维多点几何非线性地震反应

多点地震激励下考虑地形变化输电塔线体系的响应分析

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应用基础与工程科学学报 2013年第2期21卷 257-266页

作者：田利李宏男李术才山东大学土建与水利学院山东济南250061 大连理工大学建设工程学部辽宁大连116024

分别建立了中塔位于谷地和峰顶的输电塔线耦联体系三维空间有限元模型,模拟生成考虑地形变化场地上的多点地震动,运用非线性动力时程分析方法,进行多点地震激励下地形变化输电塔线体系的地震响应数值模拟.考虑多点地震动中的行波效应、... 详细信息

分别建立了中塔位于谷地和峰顶的输电塔线耦联体系三维空间有限元模型,模拟生成考虑地形变化场地上的多点地震动,运用非线性动力时程分析方法,进行多点地震激励下地形变化输电塔线体系的地震响应数值模拟.考虑多点地震动中的行波效应、部分相干效应和局部场地效应.分析多点地震动中行波效应和局部场地效应对结构地震响应的影响,并将计算结果与一致激励下的结果进行对比.研究结果表明,无论输电塔位于峰顶还是谷底,受行波波速的影响很大,但两种模型受行波波速的影响程度不同,忽略行波效应可能低估体系的地震响应;随着场地条件差异变大,结构的地震响应变大,对于输电塔位于峰顶的响应放大程度要大于输电塔位于谷底,因此应该考虑局部场地效应的影响.

关键词：地形变化输电塔-线体系多点地震动行波效应部分相干效应

多工况下输电塔—线体系静动力响应分析及风振控制研究

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多工况下输电塔—线体系静动力响应分析及风振控制研究

作者：王霄西安理工大学

学位级别：硕士

近年来我国输电塔由于强风作用经常会有倒塌事件发生,而输电塔-线体系的破坏给人民生活和国家经济带来极大的影响和损失。针对以上问题,本文对多工况下输电塔-线体系静动力响应分析及风振控制进行研究,提出相关的减振措施,为实际工程提... 详细信息

近年来我国输电塔由于强风作用经常会有倒塌事件发生,而输电塔-线体系的破坏给人民生活和国家经济带来极大的影响和损失。针对以上问题,本文对多工况下输电塔-线体系静动力响应分析及风振控制进行研究,提出相关的减振措施,为实际工程提供参考,主要研究内容如下:(1)本文以某地“110kV输电塔的典型设计”实际工程为依托,基于有限元原理选择合适的单元,对输电杆塔、绝缘子、导线的特性进行研究,利用小弹性模量变形对导(地)线进行找型,建立精确塔-线体系模型。对输电塔多工况下得到的各响应值进行分析,并与行业通用设计标准TTA进行对比分析,结果表明风荷载是控制塔体位移的主要荷载,塔身的较大位移处发生在塔顶,且压力为塔体的主控制力,塔腿处轴力偏大,横担上的弯矩应力贡献相对比较大,塔体中靠近塔腿位置,弯矩值越大,弯矩二阶应力的效应越明显;(2)研究输电塔及塔-线体系的动力响应,分析导线加入对输电塔的耦合影响,确定结构自身的振动频率以及振型变化情况;研究风荷载对结构的影响,采用沿高度变化的Kaimal风速谱进行脉动风模拟,研究不同风速下输电塔及塔-线体系的响应规律,选用谐波叠加法进行不同风速时程模拟,将模拟的脉动风速功率谱与其10m高度的目标功率谱进行对比,证明模拟风速在杆塔上的可靠性,为后续风致动力响应创造条件;(3)研究不同风速下输电塔及塔-线体系的动力特性,利用Newmark-β法对单塔及塔-线体系进行风振响应时程计算,分析节点的不同风速、不同方向(X、Y)位移、速度、加速度、轴力及弯矩响应,研究表明,风速越大,塔-线体系的各个响应值逐渐增大。相较于单塔而言,导线的添加,使得体系的耦合性增强,各个响应值较大,结构体系较稳定。研究塔-线体系的风振响应控制方法,分析不同阻尼器对输电塔-线体系的影响,采用本文改进的弹簧阻尼减振器进行减振控制,对添加阻尼器的塔-线体系进行动力特性分析,分析导线在其塔-线体系中的耦合作用,得到节点、特殊部位(塔腿、横担)在不同风速、不同方向(X、Y)下的各个响应值,进行对比分析。研究表明,控制最优风速下,阻尼器使体系在X向减振较好的位置处于塔头与塔身连接处,Y向在横担的控制效果较好,且在塔顶较大位移值、加速度值在X向减少了 43.73%、36.20%,Y向减少了 32.17%、27.92%,导线最低点最大位移值减少了 11.14%。塔腿的轴力、弯矩减小了20.56%、19.66%,结构体系较稳定。

关键词：输电塔-线体系静力分析有限元脉动风荷载风振控制

基于SMA阻尼器的大跨越输电塔—线体系风振控制研究

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基于SMA阻尼器的大跨越输电塔—线体系风振控制研究

作者：周梦瑶山东大学

学位级别：硕士

电力是国民经济发展的重要基础产业,是能源行业的中心。随着跨省区电力资源配置规模和范围的不断扩大,输电塔-线体系作为高压电能输送与分配的载体,朝着大跨越、高塔体的方向发展,结构所具有的轻质、高柔、小阻尼特性使其对风荷载更加... 详细信息

电力是国民经济发展的重要基础产业,是能源行业的中心。随着跨省区电力资源配置规模和范围的不断扩大,输电塔-线体系作为高压电能输送与分配的载体,朝着大跨越、高塔体的方向发展,结构所具有的轻质、高柔、小阻尼特性使其对风荷载更加敏感。近年来,强风作用导致输电线路的破坏现象时有发生,线路一旦失效,将会严重影响国家的生产建设和人民的生活秩序。因此,对输电塔-线体系开展风振控制研究,确保风荷载作用下输电线路的正常运行具有重要意义。考虑到输电塔-线体系的结构特点与运行环境,当前输电塔-线体系的被动型减振控制为主要研究方向。本文以提升传统被动控制阻尼器减振性能为出发点,将形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)引入传统吸振技术,提出了适用于输电塔-线体系的双重减振阻尼器,实现了对输电塔-线体系在风荷载下的减振控制,通过系统地研究两种阻尼器的减振性能,揭示了基于SMA阻尼器的减振机理与效果。本文的主要工作包括以下几方面:(1)提出了基于SMA的双向调谐质量阻尼器(Shape Memory Alloy-Bidirectional Tuned Mass Damper,SMA-BTMD),研究了 SMA-BTMD 的减振机理,建立了输电线路结构-阻尼器耦合体系计算模型,对比了输电塔-线体系分别在无控、传统BTMD控制和SMA-BTMD控制下的动力响应,验证了 SMA-BTMD对输电塔-线体系风振控制的优越性。通过对实体单元SMA弹簧形状参数的规律研究,优化了 SMA-BTMD形状参数。(2)开展了风荷载作用下输电单塔和塔-线体系分别附加SMA-BTMD的参数分析,研究了频率比对SMA-BTMD减振效果的影响规律。对比研究了 NiTi基、单晶CuAlBe基和多晶CuAlBe基SMA-BTMD的减振性能,为SMA-BTMD的材料选择和参数设计提供理论支撑。(3)提出了基于 SMA 的弹簧摆(Shape Memory Alloy-Spring Pendulum,SMA-SP),建立了大跨越输电塔-线体系附加SMA-SP的分析方法。由于SMA-SP具有高度非线性的特点,本文从减振耗能机理出发,对比分析了 SMA-SP和传统SP对风荷载激励下塔-线体系的减振性能,并对SMA-SP控制过程中阻尼器质点振动模态与SMA弹簧滞回行为进行了深入研究。(4)基于SMA-SP对输电线路结构风振控制性能的验证,定量研究了关键设计参数对SMA-SP减振效果的影响规律:阻尼器质量比、阻尼器与被控结构的调谐频率比,以及弹簧振动模态与整体摆动模态的模态频率比,为SMA-SP应用于输电塔-线体系风振控制设计提供参考。

关键词：输电塔-线体系振动控制形状记忆合金双向调谐质量阻尼器弹簧摆