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《重庆大学》 2009年
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特高压输电塔线体系风振响应及风振疲劳性能研究

汪之松  
【摘要】:输电塔线体系是风敏感型结构体系,风荷载是输电塔结构设计的控制荷载。目前,对特高压输电塔的风荷载模型、考虑塔线耦联的风振响应规律以及风振的灾害研究尚处于初期。本文以拟建的1000kV双回路特高压输电线路为背景,对特高压钢管输电塔的风荷载模型、风致振动特性、塔线耦合体系气弹性风洞试验以及风振疲劳等问题展开研究,主要包括以下几方面内容: (1)基于HFFB试验确定输电塔的风荷载谱。由静力三分力风洞试验得到钢管输电塔的体型系数;对输电塔半刚性模型的HFFB试验结果进行处理,去除了基底弯矩谱中共振响应的影响,并对处理后的弯矩谱进行拟合,得到各风向角下的顺风向、横风向及扭转向的基底弯矩谱公式。基于风荷载竖向相干性与风速相干性一致的假设,得到输电塔不同高度的风荷载自谱与互谱,并分析输电塔横风向激励的组成,识别出紊流激励部分与旋涡脱落激励部分约各占一半。 (2)通过气弹性风洞试验研究双回路特高压钢管输电塔及塔线体系的风振响应特性。采用半刚性节段加“U”形弹簧片的方法设计制作输电塔的气动弹性模型,动力特性测定表明按此方法制作的模型满足气弹性风洞试验的要求。对塔线体系气弹性风洞试验时输电塔与导线采用不一致比例的问题进行数值分析,从理论角度论证了这一方法的可行性。由气弹性风洞试验结果总结了双回路特高压输电塔及塔线体系的风振响应特性,并通过试验结果反演得到了结构的固有特性和系统的输入激励。 (3)建立塔线体系的有限元模型,分别在时域和频域对塔线耦合体系的风振响应进行理论分析,得出的结果与风洞试验吻合。推导了三节点索单元以及考虑摆动刚度的绝缘子单元的刚度与质量矩阵。在等效线性化的基础上对塔线体系的风振响应进行频域分析,结果表明导线张力较大、垂度较小时,塔线体系的频域计算结果也能达到较高的精度。 (4)采用等效静力风荷载组合法和风振系数法计算输电塔的等效静力风荷载,为设计中考虑横风向影响提出建议。试验结果均表明,输电塔在横风向的风振响应与顺风向的动力部分在同一个数量级。为考虑输电塔横风向的等效静力风荷载,引入广义阵风效应因子和广义风振系数,为输电塔抗风设计中考虑横风向风振效应提供方便、合理的方法。 (5)基于线性疲劳累积损伤理论,在时域与频域讨论输电塔结构的风振疲劳寿命的计算,提出估算输电塔风振疲劳的思路和方法。通过输电塔的风振时程分析和雨流计数法在时域中计算结构的风振疲劳累积损伤,并比较目前频域内计算疲劳累积损伤的各种方法,结果表明频域估算疲劳寿命偏于保守,其中等效应力法计算结果与雨流法最为接近,计算过程也较为简单方便,比较适用于基于全寿命周期的输电线路设计。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TU347;TU311.3

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【引证文献】
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1 张春涛;李正良;范文亮;汪之松;;考虑风向风速联合分布的输电塔线体系风振疲劳研究[J];工程力学;2013年03期
2 李正良;韩枫;张春涛;范文亮;孙毅;;山地风场中特高压输电塔线体系动力可靠度研究[J];振动与冲击;2012年20期
3 张春涛;李正良;范文亮;汪之松;孙毅;;遮挡山体对输电塔线体系风振疲劳的影响[J];振动与冲击;2013年10期
4 张春涛;范文亮;鲁黎;李正良;刘潇;;基于自适应响应面法的输电塔线体系腐蚀疲劳可靠度研究[J];振动与冲击;2014年11期
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【参考文献】
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1 徐瑞;大型复杂结构非平稳随机振动分析方法研究[D];华南理工大学;2010年
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6 王哲;大型风电机组变桨距控制策略研究[D];沈阳工业大学;2010年
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1 李新蕾;金属磁记忆检测机理的试验研究与有限元仿真[D];南昌航空大学;2010年
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【同被引文献】
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1 屠海明,邓洪洲;桅杆结构风振疲劳分析[J];四川建筑科学研究;2001年02期
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1 张宁;风沙在防风网遮护区的跃移运动可视化观测[D];大连理工大学;2011年
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1 肖智勇;本征正交分解(POD)方法在高层建筑风荷载及其动态响应中的应用研究[D];汕头大学;2001年
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1 魏奇科;考虑风速风向联合分布的超高层建筑风致振动研究1[D];重庆大学;2011年
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3 尚新民;开封供电区供电可靠性进一步增强[N];开封日报;2007年
4 徐宁;三条高速四个接口对接上海[N];嘉兴日报;2007年
5 田植;桑植严查农村客运乱涨价行为[N];张家界日报;2007年
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7 吴全庆;股海遨游[N];江苏经济报;2000年
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9 王九会;山东省黄金电力公司安全生产传捷报[N];中国矿业报;2004年
10 ;中国铁通沈阳铁道通信事业部改革机制 开拓运营空间[N];通信产业报;2005年
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1 曾耿晖;同塔线路故障分析及其对继电保护影响研究[D];华南理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 熊跃兴;特高压输电塔线体系地震响应研究[D];重庆大学;2011年
2 梁峰;输电塔的风振控制研究[D];华中科技大学;2006年
3 刘静;特高压输电塔线耦联体系风振响应及风洞试验研究[D];重庆大学;2008年
4 肖俊杰;输电塔塔架极限载荷及动力学分析[D];华中科技大学;2011年
5 陈稼苗;500kV同塔四回输电线路电磁环境问题研究[D];华北电力大学(北京);2010年
6 杨汉来;直线输电塔线体系抗震性能的动力研究[D];安徽建筑大学;2013年
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