高压输电塔线体系风致耦联效应研究

《高压输电塔线体系风致耦联效应研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码10459学号或申请号201212212442密级硕士学位论文高压输电塔线体系风致耦联效应研究（国家自然科学基金资助项目编号：51108425）作者姓名：王璐璐导师姓名：张猛副教授赵桂峰副教授学科门类：工学专业名称：结构工程培养院系：土木工程学院完成时间：2015年4月IAthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterWind-inducedCouplingEffectResearchofHighVoltageTransmis

2、sionTower-lineSystem(SupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina,GrantNo.51108425)ByLuluWangSupervisor:AssociateProf.MengZhangAssociateProf.GuifengZhaoStructuralEngineeringSchoolofCivilEngineeringApril2015II学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立

3、进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：日期：2014年4月15日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数

4、据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：日期：2014年4月15日III摘要摘要高压架空输电塔线体系具有大跨、高柔的特征，在风荷载作用下塔线体系的振动响应较为剧烈，强风引起的倒塔事故时有发生，所以保证其安全运行意义重大。高压输电塔线体系是复杂的耦联体系，强风作用下塔与线之间的耦联效应对于输电塔的受力具有较大影响，但是现行架空输

5、电线路设计规范是将塔与线分开设计的，未考虑塔线耦联效应对输电塔的不利影响。因此，对塔线体系的风致耦联效应进行深入研究具有重要的理论意义，同时也可为输电线路设计提供参考。论文首先建立了高压输电塔线体系的有限元模型，模拟了作用在塔线体系上的风速时程，然后分别对不同风速（U10=14m/s，U10=16m/s，U10=17m/s，U10=18m/s，U10=20m/s，U10=25.3m/s，U10指10m高处的风速）和不同风向角（90°、60°、45°、0°）下塔线体系的动力响应进行了分析，最后将塔线体

6、系中输电塔的时程响应分析结果与单塔拟静力响应分析结果进行了比较。论文具体研究内容和结论如下：以90°风向角为例，对不同风速下塔线体系的动力响应进行了研究，分析表明：随风速增大，输电线振动增强、绝缘子振动增强、输电塔振动增强。塔线耦联效应对输电塔振动及构件应力具有一定的放大作用。如果定义塔线体系中输电塔的构件应力与对应单塔构件拟静力应力的比值为塔线耦联效应动力增大系数δ。以90°风向角为例，风速在U10=14m/s至U10=18m/s区间时，塔线耦联效应引起的输电塔主材构件应力虽然比拟静力结果增大较多

7、（对应的δ在1.19和1.48之间），但应力绝对值仍在弹性范围内，塔架仍在安全状态，也即此风速区间内按照现行规范拟静力方法的设计结果是安全的；当风速在U10=19m/s至U10=25.3m/s区间内，塔线耦联效应引起的输电塔主材构件应力绝对值较大（对应的δ在1.39和1.06之间），已经接近或达到材料屈服强度，而按照传统拟静力方法的计算结果，输电塔主材构件应力绝对值仍在弹性范围内，也即在此风速区间内如果仍按照传统拟静力方法设计输电塔，将得到偏于不安全的设计结果。由于现行规范方法采用设计风速下的拟静力

8、分析结果进行设计，因此，本文建议将设计风速下的拟静力分析结果乘以相应的塔线耦联效应动力增大系数δ以考虑塔线耦联效应对输电塔的不利影响。同时还需考虑塔线耦联效应对输电塔位移的影响。IV摘要再分别对60°、45°、0°风向角不同风速下塔线体系的动力响应进行了研究，结果表明：随风速增大，输电线的振动增强；绝缘子振动增强；输电塔振动增强。随风向角减小，塔线耦联效应减弱，输电线、绝缘子及输电塔振动也减弱。在60°及45°风向角不同风速下，到风速U10=25.3m/s时，输电塔发