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大跨越输电塔结构的风振控制研究

贺业飞  
【摘要】:输电铁塔是送电工程中的重要结构,它的安全性受到现代社会的日益关注。大量风灾、地震灾害表明,输电线路的破坏会导致供电系统的瘫痪,这不仅严重影响人们的生产建设、生活秩序,而且还会产生火灾等次生灾害,给社会和人民的生命财产造成严重的后果。因此,确保风荷载、地震荷载作用下输电线路的正常工作,已成为电力工程与土木工程一个重要的研究课题。 本文以220kV殴江第三跨越直线高塔为工程背景,通过风洞试验和三维有限元模型、多质点串联模型两种不同的模型研究了输电塔架在风荷载作用下的动力响应和风振控制。主要工作包括: 1) 针对殴江第三跨越直线高塔,采用等代离散刚度法设计了气动弹性风洞试验模型,进行了悬挂质量摆减振的风洞模型试验。 2) 研究了风荷载的基本特征及风荷载的表达,采用三角级数法模拟了作用在输电塔架上的多维脉动风荷载。 3) 用有限元法以空间梁—杆—质量单元体系建立了输电塔架的三维有限元模型。以ANSYS软件为开发平台,研究了该模型在模拟风荷载作用下时域内的动力响应,通过与试验数据的对比,验证模型的正确性。 4) 将输电塔简化为具有多个质量串联的多自由度模型,用来讨论包括调频质量阻尼器、粘弹性阻尼器和磁流变阻尼器这三种控制装置的最优参数。 5) 对磁流变阻尼器的半主动控制策略和效果进行了详细的分析计算,得出了一些有价值的结论。在此基础上提出了一种半主动振动控制装置设计,为工程提供借鉴意义。


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