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基于极限承载力分析的覆冰输电塔可靠性评估

高电压技术 2013年第11期39卷 2609-2614页

作者：姚陈果李宇周泽宏李成祥张磊左周重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400030 重庆送变电工程公司重庆400015

针对目前输电杆塔结构可靠性分析存在的难点,将基于有限元非线性屈曲分析得到的结构极限承载力与杆塔可靠性分析相结合,从结构整体响应出发对覆冰作用下杆塔的安全性进行了评估。选取南方某段输电线路为分析对象,建立了该段线路的输电塔... 详细信息

针对目前输电杆塔结构可靠性分析存在的难点,将基于有限元非线性屈曲分析得到的结构极限承载力与杆塔可靠性分析相结合,从结构整体响应出发对覆冰作用下杆塔的安全性进行了评估。选取南方某段输电线路为分析对象,建立了该段线路的输电塔-线体系有限元模型并进行分析,找出该段线路的薄弱杆塔。然后,以材料的弹性模量和强度为基础,循环计算得到薄弱杆塔极限承载力的样本,以该样本得到杆塔的极限承载能力的分布类型及其参数。最后运用一次二阶矩法,结合极限状态方程计算了薄弱杆塔在不同工况下的可靠度。实例分析证明该方法避免了基于失效模式法求可靠度带来的困难。

关键词：输电塔-线体系覆冰一次二阶矩法可靠性极限承载力博弱杆塔

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高压输电线路覆冰倒塔非线性屈曲分析

振动与冲击 2009年第5期28卷 111-114页

作者：李雪李宏男黄连壮东北电力设计院长春130021 大连理工大学海岸及近海工程国家重点实验室大连116023 辽宁省电力勘察设计院沈阳110005

以湖南地区挂靖线220kV输电线路覆冰倒塔为例,按原工程资料建立精细化输电塔-线体系有限元模型。依据三峡地区覆冰资料建立覆冰增长曲线,考虑水平垂直档距、高差、不均匀覆冰和风荷载影响,对覆冰和风荷载作用下输电塔-线体系进行非线性... 详细信息

以湖南地区挂靖线220kV输电线路覆冰倒塔为例,按原工程资料建立精细化输电塔-线体系有限元模型。依据三峡地区覆冰资料建立覆冰增长曲线,考虑水平垂直档距、高差、不均匀覆冰和风荷载影响,对覆冰和风荷载作用下输电塔-线体系进行非线性屈曲分析,计算出覆冰荷载以及风荷载与覆冰共同作用下输电塔结构的极限承载能力,分析了倒塔的主要原因。研究表明,过载和不均匀覆冰引起的不平衡张力以及风荷载是倒塔的主要原因,重冰区覆冰架空输电线路技术设计规程的荷载水平需要进一步提高。

关键词：输电塔-线体系覆冰非线性屈曲分析倒塔

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高压输电线路减振控制研究综述

自然灾害学报 2022年第5期31卷 1-12页

作者：田利罗靖宇周梦瑶董旭山东大学土建与水利学院山东济南250061

高压输电线路承担着高压电能输送与分配的任务,是重要的能源输送设施。对高压输电线路开展振动控制研究,确保环境荷载作用下输电线路的正常运行具有重要意义。文中系统阐述了近年来国内外学者在高压输电线路结构振动控制方面的研究进展... 详细信息

高压输电线路承担着高压电能输送与分配的任务,是重要的能源输送设施。对高压输电线路开展振动控制研究,确保环境荷载作用下输电线路的正常运行具有重要意义。文中系统阐述了近年来国内外学者在高压输电线路结构振动控制方面的研究进展,分别从输电塔、输电线、输电塔-线耦合体系3个方面详细总结了现阶段高压输电线路结构减振控制及防舞动研究的成果,并展望了高压输电线路结构减振控制领域的发展前景。

关键词：输电塔输电线输电塔-线体系减振控制防舞动

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强风荷载作用下输电线路的连续倒塌破坏分析

防灾减灾工程学报 2017年第5期37卷 835-841页

作者：李士锋李宏男张卓群秦玮郝鑫国核电力规划设计研究院有限公司北京100095 大连理工大学建设工程学部辽宁大连116024

以菲律宾PANAY岛上138kV双回路Panit-an-Nabas线路为研究对象,模拟台风海燕过境时线路发生连续性倒塔的过程,并探讨了线路发生大面积倒塔的主要原因。基于ABAQUS有限元软件,线路简化为三塔四线有限元模型,并采用显示积分方法和生死单元... 详细信息

以菲律宾PANAY岛上138kV双回路Panit-an-Nabas线路为研究对象,模拟台风海燕过境时线路发生连续性倒塔的过程,并探讨了线路发生大面积倒塔的主要原因。基于ABAQUS有限元软件,线路简化为三塔四线有限元模型,并采用显示积分方法和生死单元方法模拟风致作用下输电塔-线体系的倒塔过程和倒塔路径。风荷载选用Kaimal风速谱和谐波叠加法,并应用MATLAB软件模拟生成。通过数值模拟和现场勘测图片对比表明:本文方法不仅能够清晰有效地模拟输电塔-线体系在强风荷载作用下的连续性倒塔机理和破坏路径,而且有助于合理准确地发现和阐明线路倒塔的真正原因。

关键词：输电塔-线体系显式有限单元法生死单元倒塌性能

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多点地震激励下输电塔动力响应分析

地震工程与工程振动 2014年第S1期34卷 269-273页

作者：王天宇李黎华中科技大学土木工程与力学学院湖北武汉430074

对于大跨度结构,分析时应考虑多点地震激励问题。本文考虑行波效应及部分相干效应生成人工地震波,对比分析了多点地震激励及一致地震激励下,输电塔-线体系与输电塔单塔结构动力响应的差别。并研究了跨距、弧垂等因素对输电塔动力响应的... 详细信息

对于大跨度结构,分析时应考虑多点地震激励问题。本文考虑行波效应及部分相干效应生成人工地震波,对比分析了多点地震激励及一致地震激励下,输电塔-线体系与输电塔单塔结构动力响应的差别。并研究了跨距、弧垂等因素对输电塔动力响应的影响。结果表明,多点地震激励和导线可能会增大输电塔结构的动力响应,分析时应考虑其影响。

关键词：多点地震激励输电塔输电塔-线体系动力响应导线

强震下输电线路的塔-线耦联效应及方向耦合效应研究

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建筑结构 2018年第13期48卷 57-62页

作者：袁哲峰汪大海许明楠孙启刚武汉理工大学土木工程与建筑学院武汉430070 国网山东省电力公司济南250000

强震下输电线路塔-线耦联效应和方向效应,为大跨输电线路的地震响应机理及抗震性能研究的关键。以某9度地震烈度区一典型耐张段塔-线体系为分析对象,采用非线性时程分析法,考察了单向地震作用下塔-线体系的地震效应系数及耦联效应系数... 详细信息

强震下输电线路塔-线耦联效应和方向效应,为大跨输电线路的地震响应机理及抗震性能研究的关键。以某9度地震烈度区一典型耐张段塔-线体系为分析对象,采用非线性时程分析法,考察了单向地震作用下塔-线体系的地震效应系数及耦联效应系数。结果表明：纵向和竖向地震作用下,地震效应及导线的耦联效应显著,尤其对于耐张塔和直线杆塔的瓶口部位,设计中应予以重视。另外,通过将塔-线体系在单向地震作用下与三向地震共同作用下的动力响应进行比较,考察了塔-线体系在多向地震作用下的方向耦合机制。研究表明,多向地震作用下,塔-线体系的杆件应力在三向振型之间存在一定的耦合效应,采用CQC法具备一定的精度。

关键词：输电塔-线体系地震作用非线性时程分析法耦联效应耦合效应

基于OpenSees的输电塔架结构抗震性能研究

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基于OpenSees的输电塔架结构抗震性能研究

作者：李秀金武汉理工大学

学位级别：硕士

输电塔-线体系作为电力传送的重要组成部分，保证其安全运行是具有重要的经济和社会意义。输电塔是该体系的主要承重结构，目前，国内外的输电塔大多采用角钢组合结构。由于钢管的截面力学性能比较好、外形美观，加之现在特高压和大跨... 详细信息

输电塔-线体系作为电力传送的重要组成部分，保证其安全运行是具有重要的经济和社会意义。输电塔是该体系的主要承重结构，目前，国内外的输电塔大多采用角钢组合结构。由于钢管的截面力学性能比较好、外形美观，加之现在特高压和大跨越输电网络的广泛发展，使得钢管塔和钢管组合塔受到越来越多的来自工程实践人员和设计工作者的重视。在使用过程中，输电塔除了受静荷载作用，其寿命中大部分时间都在受动荷载作用，振动因而成为输电塔破坏的主要原因，除了在风荷载作用下发生失稳破坏，地震作用也能对其造成严重破坏。因此，如何确保输电塔架结构在地震作用下安全运行受到研究人员和设计人员的广泛关注。本文基于面向对象的开放式有限元软件OpenSees，以某实际220Kv自立型输电塔为分析对象，建立了该输电塔的有限元空间刚架模型，分析了输电塔的动力特性，且与SAP2000计算结果进行比较，验证其正确性并为下面的线性和非线性动力分析奠定基础。其次对自立输电塔针对四条地震波X、Y两个方向进行四种情况下的动力分析计算：线性、材料非线性、几何非线性和双重非线性。通过对比各种工况下自立式输电塔的塔身峰值位移、速度、加速度、塔顶位移时程、加速度时程、代表单元轴向应力等数据，证明塔身高度方向的质量和刚度变化影响其地震响应，几何非线性对输电塔在地震作用下的动力响应的影响不大，在输电塔的工程实践和设计中可以忽略几何非线性的影响。最后对具有强非线性的输电塔-线体系进行计算原理的简化，据此建立简化塔-线质量模型和简化塔-线力模型，然后针对简化塔-线质量模型分别在四条地震波X、Y两个方向作用下进行几何非线性、材料非线性和双重非线性动力分析计算，最后对其塔身峰值位移、速度、加速度、塔顶位移、加速度时程、代表单元轴向应力等数据，通过对数据结果的整理和对比，查看导线对输电塔-线体系抗震性能的影响，找出输电塔-线体系在地震作用下的薄弱位置，并与简化塔-线力模型的计算结果作对比，验证简化塔-线质量模型的合理性和准确性。

关键词：输电塔输电塔-线体系抗震性能 OpenSees 双重非线性

输电线路风效应耦联机制的气弹性风洞试验研究

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输电线路风效应耦联机制的气弹性风洞试验研究

作者：项旭志武汉理工大学

学位级别：硕士

输电线路是国民经济发展的关键工程,也是保障人民生活的生命线工程。输电塔-线体系是一种复杂的空间耦联体系,耦合作用使得输电塔的动力特性和风振响应情况十分复杂。本文以某500k V送电线路的一塔两线体系为研究对象,通过开展输电塔及... 详细信息

输电线路是国民经济发展的关键工程,也是保障人民生活的生命线工程。输电塔-线体系是一种复杂的空间耦联体系,耦合作用使得输电塔的动力特性和风振响应情况十分复杂。本文以某500k V送电线路的一塔两线体系为研究对象,通过开展输电塔及输电塔-线体系完全气弹模型风洞试验的对比研究,从耦联体系引起的输电塔结构动力特性的变化、静风荷载特性的变化,以及随机脉动风振响应特性变化三个层面逐步深入揭示耦联机制的作用规律。通过分析对比在不同风向角和风速下单塔及塔-线体系的风振响应的变化规律,开展了输电线路风效应耦联机制的研究。本文的主要研究内容和结论包括:(1)根据气弹模型的相似准则,设计制作了输电塔-线体系气弹模型,验证了输电塔模型的动力特性。并与输电塔-线体系模型的动力特性进行对比,研究发现塔线的相互耦合作用导致输电塔的动力特性发生了改变。最后进行了单塔及塔-线体系气弹模型在多工况下的风洞试验,得到了其在不同风向角和风速下的风振响应。(2)通过分析风洞试验测得的输电单塔的塔顶位移风振响应数据,从响应的统计特性和功率谱分布等方面出发,得到其塔顶位移均值、均方根和极值和功率谱密度等随风速和风向角变化的规律。发现由于单塔顺线路方向为弱轴向,刚度较小,造成顺线路方向位移响应大于垂直线路方向,使得单塔以弱轴向的顺线路方向振动为主要贡献;30°风向角为单塔的最不利风向角工况。(3)根据试验测得的输电塔-线体系和单塔的塔顶位移风振响应数据,通过分析对比两者响应的统计特性变化、脉动响应的功率谱特征及共振频率变化、背景和共振分量贡献变化、气动阻尼以及风振系数的变化等多方面入手,分析了挂线后杆塔风荷载效应的变化规律,开展了输电线路风效应耦联机制的研究。研究发现由于塔线的耦合作用,导致90°风向角成为了输电塔-线体系的风振响应的最不利风向角。本文试验针对某典型500k V猫头塔的线路展开,其试验方案、分析方法及结论可供其他不同类型的输电塔-线体系结构的风效应耦联机制的试验和理论研究借鉴,也为输电线路的抗风防灾设计提供了基础数据和有益参考。

关键词：输电塔-线体系气弹模型风洞试验风荷载效应耦联机制

特高压输电塔在地震-风耦合作用下的多灾害响应研究

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特高压输电塔在地震-风耦合作用下的多灾害响应研究

作者：王冠惠山东建筑大学

学位级别：硕士

输电塔-线体系是一种高度高、跨度大的生命线工程,其在服役周期内难以避免地会面临多种自然灾害的单独或共同作用。目前,针对输电塔自然灾害的研究主要集中于单一自然灾害的作用分析,缺乏输电塔在多种自然灾害耦合作用下动力特性的深入... 详细信息

输电塔-线体系是一种高度高、跨度大的生命线工程,其在服役周期内难以避免地会面临多种自然灾害的单独或共同作用。目前,针对输电塔自然灾害的研究主要集中于单一自然灾害的作用分析,缺乏输电塔在多种自然灾害耦合作用下动力特性的深入研究。为研究输电塔结构在地震-风荷载耦合作用下的动力响应变化规律,本文采用ABAQUS软件建立±1000kV特高压输电塔分析模型,并对输电塔在弹性和弹塑性阶段的地震-风耦合作用工况进行数值模拟,探究风荷载不确定变量对结构动力响应造成的影响。主要内容如下:1.基于准东-皖南输电线路工程±1000kV特高压输电塔,建立精细化的“三塔四线”有限元模型。根据ZC30302型特高压输电塔标准反映谱,选取符合《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》的地震动反应谱与风荷载动力时程,展开输电塔弹性阶段单向地震作用工况、单向地震-风荷载耦合作用工况的数值模拟分析,研究风速、风向变化对特高压输电塔-线体系弹性阶段地震响应时程的影响规律。研究结果表明,风荷载对输电塔地震响应具有显著影响,在其抗震设计中应充分考虑风荷载的影响效应。2.结合特高压输电塔在单向地震-风荷载耦合作用下的动力响应变化规律,展开输电塔弹性阶段多向地震-风荷载耦合作用工况的数值模拟分析,进一步研究风速、风向以及地震-风荷载共同作用时间等不确定变量对特高压输电塔多灾害动力响应时程的影响规律。3.基于杆件失效准则基本原理,提出了一种用于特高压输电塔倒塌状态判别的分析方法。该方法综合考虑了结构塔身主材长细比、节点板效应的影响,并通过ZC30302型特高压输电塔设计破坏工况的真型试验与数值模拟进行了对比分析。特高压输电塔破坏工况试验结果与数值模拟结果表明:结构塔脚上方主材杆件首先达到抗压能力极限,发生局部压弯失稳现象,随后结构整体沿此杆件方向发生破坏倒塌,验证了该倒塌分析方法的有效性。4.基于所提出的输电塔倒塌破坏分析方法,通过在输电塔弹塑性阶段的地震-风耦合工况的动力响应分析中,增加生死单元属性设定与应力相关的ABAQUS子程序软件,以判别输电塔倒塌工况的失效杆件,同时分析风速、风向变化对工程结构受力状态与倒塌破坏状况的影响。

关键词：输电塔-线体系地震作用风荷载多灾害有限元模拟