输电塔线耦合体系风致响应与稳定性分析

摘要

随着国家经济的快速发展，用电量越来越高，而且这个趋势会持续下去，并且随着高压超高压电力传输的出现，对输电线路上起着支撑和桥梁作用的输电铁塔提出了更高的要求，要求输电塔越来越轻柔、高耸，跨度也越来越大，由于输电线路穿越全国各地，容易受到诸如：暴风天气，冰雪天气，地震等恶劣天气的侵害，常常会造成输电塔倒塌事件，并且会因此出现连锁的大范围的灾害。鉴于此，在对输电塔的动态特性了解的基础上，进而研究其受到风荷载等恶劣天气影响下的动力响应情况，并根据已经倒塌的输电塔分析其破坏原因，提出优化方案就是我们当下迫切需要解决的问题。本论文的主要工作是：
　　（1）采用线性滤波法中的AR模型，利用Kaimal脉动风速谱，通过编程，模拟空间脉动风速时程，进一步根据关于输电塔风荷载计算的国标准则，模拟出输电塔上的随高度变化的风荷载，可用于输电塔的风致响应。
　　（2）以220 kV输电线24A-SJ1-24型杆塔作为工程背景建立模型，根据输电塔的构造材料和结构设计，采用桁、梁混合模型进行 Ansys建模，进而采用响应功率谱法和模态分析法对输电塔和塔线耦合体系进行动态特性分析，并对两种方法进行比较。得出输电导线的影响使输电塔固有频率有一定幅度减小,且在一定范围内采用响应功率谱法分析结构的振动是必要的。
　　（3）采用Ansys软件中Newmark计算方法，由Kaimal谱得到的风荷载，作为横向风荷载（垂直输电线）施加在输电塔线上，研究输电线和覆冰荷载对输电塔的动力影响，通过四种工况进行研究，分析不同工况下，输电塔不同高度处的位移响应时程，通过对比分析，研究输电线和覆冰荷载对于结构的关于风荷载下动力响应的影响。
　　(4)对于输电塔线结构的稳定性分析，首先对结构正常风荷载和覆冰荷载进行特征值屈曲分析，得到结构的屈曲荷载，然后再进行非线性屈曲分析，分别分析结构在风荷载和覆冰荷载下的临界荷载。

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1 绪论

1.1 研究目的和意义

1.2 输电塔线体系研究现状

1.3 本文研究内容

2 输电塔线耦合体系动力特性分析

2.1结构的有限元模型

2.2 动力特性分析

2.3本章小节

3 塔线耦合体系风振响应分析

3.1脉动风荷载时程模拟

3.2 塔线体系风振响应分析

3.3 本章小结

4 输电塔线稳定性分析

4.1 失稳的形式

4.2失稳的判定准则

4.3输电塔线结构弹性屈曲分析

4.4非线性求解方法

4.5非线性屈曲分析

4.6本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2展望

参考文献

个人简历

致谢