110kv线路输电塔线体系风振响应研究

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1、110kV线路输电塔线体系风振响应分析摘要：基于准稳定理论，采用频域法计算了11ORV线路输电塔线体系在60度和90度风向角情况下输电塔在挂线和不挂线情况下的均7/根位移响应。通过比较各风向角情况以及输电塔在挂线和不挂线情况T的风振响应，研宂了导线对输电塔风振响应的贡献和输电塔的抗风设计最不利风向角情况。关键词：输电塔线体系；风振响应；风荷载中图分类号：文献标识码：AAnalysisofwind-induceddynamicresponsesof11OkVelectricaltransmissiontower-linesystemAbstract:Basedonquas

2、i-steadytheory，theanalyticmethodtoevaluatewind-inducedRMSdisplacementresponsesofllOkVelectricaltransmissiontowerwithandwithoutlinesisestablishedat60degreeand90degreeanglesofwindapproachinfrequencydomain.Bycomparingwind-induceddynamicresponsesofelectricaltransmissiontoweratdifferentangles

3、ofwindapproach，aswellastheresponseswithandwithoutlines,thecontributionsoflinestowind-induceddynamicresponsesoftransmissiontowerandtheworstanglesofwindapproacharedemonstrated.Keywords:Electricaltransmissiontower-linesystem;Wind-induceddynamicresponse;Windloads1引言输电塔线体系是电力传输的重要载体，其安全性是国K经济

4、正常运行的重要保证。输电塔-线体系属于典型的柔性结构，质量轻，阻尼小，自振频率比较低，对风荷载的作用十分敏感。在超高大跨越输电塔-线体系的设计荷载中，风荷载是起决定作用的外荷载之一。十多年来，已在输电塔-线体系动力计算模型与动力特性分析、风荷载模型与风振响应分析方法以及风洞试验、现场实测等方面有所进展＞81。然而，由于导线的非线性，输电塔线体系成为十分复杂的空间耦联体系，其抗风设计方法还不够成熟，我国现有的规范将输电塔和导线分开来进行设计，将导线的荷载直接作用于输电塔上［91。输电塔和导线的动力响应分开考虑，并以此为基础分别得到了输电塔和导线的风振系数。从现场实测、气弹

5、模型风洞试验观测到输电塔-线耦合体系的风致效应十分复杂。将输电塔和导线分开进行考虑势必产生较大误差。但是，风工程界至今未能建立一种具有较岛精度的格构式输电塔-线体系风振响应分析计算方法。郭勇、孙炳楠［1Qj和梁枢果、朱继华［11:分别采用时域法和频域法进行了输电塔线体系风振响应的分析，并得到了一些有用的结论。本文基于准稳定理论，采用davenport谱对广东阳江地区5F闸甲线llOkV输电塔在强风作用下输电塔线体系进行了风振响应计算，通过比较输电塔在挂线和不挂线情况下的风振响应，得到了一些有用的结论。2风振响应计算方法2.1风振响应计算理论方法将输电塔线体系简化为多自由

6、度模型。计算简图如图1所示。阁1输电塔线体系多巾度模型多自由度体系的振动方程为：式中［M］、［C］、［/q分别为质量、阻尼和刚度矩阵，｛y｝、｛》｝、｛y｝分别为加速度、速度和位移向量，｛/^)｝为风荷载向量。由振型分解法，位移按振型分解：｛y｝=［^｛q｝(2)式中［①］为振型矩阵，｛ty｝为广义坐标向量。将上式代入振动方程并左乘［①r，可得：(3)[0]r[M][0]{q}+[O]r[C][01{q}+[017[k][01[q}=[^]T{P(t)}由振型正交性:[4)]7[A/][O]=[M*][W[C][O)]=[C*](4)[^]t[K][^]=[K^][^

7、]T[p(t)]=[p(ty]式中[A/*],[C*],[P]和[P(z)*]分别为广义质量、广义阻尼、广义刚度矩阵和广义荷载向量。由于振型的正交性，三个广义矩阵均为对角矩阵。于是：[M^{cj}^[C]{q}^][q}={Pt)}(5)对于《个自由度体系的第y振型，上式可改写为：结构的位移响应应为各个振型位移响应之和：nny(z，Z)=[人•(z,Z)=[O⑸qj(t)(8)7=17=1结构位移响应的自相关函数为：Ryy(2,0=E[y(z,t)y(z,t+r)]=EEO:%(Z沖“z)/?'，z/r+ri_r2)〜⑹吵2賊叫9y=1