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1、国内输电线铁塔风振响应研究进展黄佩(中南电力设计院有限公司,湖北武汉430071)动力响应状况[6]。风荷载时程模拟是数值分析的重点,邓摘要:输电线铁塔由于有横担存在,结构外形和质量有较大突变,属于不规则结构。风荷载是输电线铁塔的洪洲等[7]采用线性滤波法,基于AR自回归模型和Daven-主要荷载,其特性十分复杂。输电线铁塔风振响应研究是port谱风速功率谱,利用Matlab程序模拟生成塔身节点脉输电线铁塔研究中的热点和难点。本文对国内输电线铁塔动风速时程,潘峰等[4]在考虑节点风荷载空间相关性的基风振响应研究现状与进展
2、进行了全面回顾与展望,涉及到础上,利用Kaimal谱准确模拟了风荷载时程。铁塔风振特性分析、塔线耦合作用研究、塔基耦合作用研3)理论推导。用理论方法进行输电线铁塔风振分析需究和特殊风场作用研究等方面。要进行适当合理的简化。吴海洋等[8]基于准稳定理论,采关键词:风振;塔线耦合;塔基耦合;雷暴风场;台用Davenport谱按照随机振动理论,推导了输电塔架风振风风场系数计算方法,并结合工程实例进行计算,发现风振系数中图分类号:TU347文献标志码:B在横担高度处都会突然增大。吴海洋等[9]推导了基于修正文章编号:1672-4
3、011(2016)09-0209-03的输电塔一阶广义风荷载谱计算风振系数的方法。DOI:10.3969/.jissn.1672-4011.2016.09.097目前输电线铁塔风振响应特性分析主要研究结论为输电线铁塔结构不规则,风振系数宜分段设置[7],横担等结0前言构刚度质量突变处风振系数会突变。传统研究中,研究人员多采用单塔模型分析输电线铁2塔线耦合作用研究塔风振特性,近年来塔线耦合作用引起人们的关注,研究人员越来越多地采用塔线体系研究输电线铁塔风振特性,输电线铁塔本身受风荷载,还受到导线传来的作用,同时对塔线耦合作
4、用进行了深入研究。基础刚度实际上是包括导线自身所受荷载及相邻铁塔的作用。目前有学者对有限的,这与以往分析时的假定存在差异。输电线铁塔所塔线耦合作用进行了研究。但由于采用的塔线体系不同,处地形和建筑结构相比,风场情况更为多变复杂。近年来,研究的工况不同,结果存在差异。塔线体系对输电线塔既有学者开始对塔基耦合作用和特殊风场作用等进行研究。有有利作用,也有不利影响。吴静[6]建立了大跨越单塔、塔线体系(两塔三段线及四1铁塔风振特性分析塔三段线)模型进行时程分析,结果表明,选用四塔三段线近年来,国内新建了大量特高压输电线路,输电
5、线铁体系模型是较为接近工程实际,大跨越塔设计中不考虑输塔风振特性分析相关研究十分丰富,涉及到输电线铁塔各电线对风振系数的影响偏于安全。汪之松等[3]的风洞试验类塔型,分析时选用的模型有单塔模型和塔线体系模型,结果表明塔线耦合作用导致塔线体系的动力特性有较大改传统研究多采用单塔模型,近年来塔线体系模型越来越广变,体系的气动阻尼大幅提高,对体系的动力响应有抑制泛地被采用,但由于塔线体系较为复杂,一些研究中仍采作用。用单塔模型。主要分析方法有风洞试验、数值分析和理论郭勇等[10]的研究表明塔线体系模型与单塔模型相比,推导等。自
6、振频率略有降低,而阻尼则显著提高,塔线体系与单塔1)风洞试验。风洞试验模型分刚性模型和气弹模型,相比,在0°与90°风向角下,各测点顺风向的加速度响应有气弹模型适宜用来研究风振响应。气弹模型需依据空气动所降低,而位移响应明显提高。郭勇等将输电塔的响应分力弹性相似准则[1]进行设计,模型刚度模拟方法有集中刚为共振响应与背景响应,在不同风向角下,塔线体系较单度法、离散刚度法[2]和半刚性节段加“U”型弹簧片塔共振响应存在不同程度的降低,而迎风面积的增大使得法[3]等。背景响应均有较大幅度的提高。李正良等[11]试验结果则表[
7、4]和2)数值分析。数值分析主要采用ANSYS明,对于跨度不大的塔线体系,较低风速下(风速约<20[5]等分析软件,分析方法主要有时程分析和频域SAP2000~25m/s)塔线中塔的加速度要高于单塔,当风速继续增分析方法两大类。频域分析在分析过程中需要对结构进行加时,单塔的加速度将超过塔线体系。数学简化,且一般假定结构刚度不变,只能作为定性分析[12]梁枢果等进行了一塔两跨线猫头塔风洞试验。输电手段。时域分析将随机的风荷载模拟成时间的函数,直接塔在弱轴向、强轴向、扭转向的一阶振型阻尼比挂线后明求解运动方程,可以全面了解结
8、构在风荷载作用时间内的显增加。输电塔挂线后扭转振动效应较不挂线明显减小,但顶部端点弱轴向均方根加速度仍比顶部中心点大,且顶作者简介:黄佩(1990-),男,工程师,主要从事送电线路设计研究工作。部端点弱轴向加速度响应谱的频谱构成较不挂线更为复杂。·209·赵桂峰等[13]在研究塔线耦合作用时,考虑了绝缘子的增至1.7
