风雨荷载作用下输电塔动力响应分析

摘要

21世纪以来，随着工业行业以及城市经济的快速发展，人们对用电需求也越来越高，依赖性也随之增强，其对用电的需求已经成为生活中不可缺少的一部分。高压输电塔作为输电线路重要的生命线工程，在风雨荷载共同作用下容易损伤甚至倒塌，这将会导致供电系统的故障，如果供电系统发生了故障，那么将会严重影响人们的生产建设、生活秩序，而且还会带来次生灾害，会给国家的社会经济和人民的生命财产安全带来严重的损失。因此为了确保供电系统的正常运作，对高压输电塔进行动力响应分析，已经成为既有科学意义，又有实用价值的重要课题。
　　 高压输电塔是一种高耸柔性结构，对风雨荷载反应明显，尤其是风荷载反应特别敏感，所以对高压输电塔的动力响应研究已成为电力工程及土木工程界研究者们所关注的热点问题。为了全面而准确的掌握输电塔的动力特性以及风雨共同作用下的动力响应，本文建立了猫头高压输电塔结构模型，并对其进行了动力响应分析。
　　 本论文的主要思路可分为以下四大部分:
　　 第一部分:阐述了风荷载理论、风荷载的基本特性等，选用Kaimal风速谱来对脉动风进行模拟目标风速谱，利用谐波叠加法进行脉动风速时程模拟;
　　 第二部分:首先阐述了雨荷载理论、降雨等级的分类、降雨的强度以及降雨的特点等，其次在雨荷载理论的基础之上，以马歇尔-帕尔默雨滴谱为模型，并在作者原有雨荷载压强公式的基础上提出了改进的雨荷载的模拟方法，最后利用MATLAB模拟出来的风荷载时程为基础，完成对雨荷载时程模拟;
　　 第三部分:以有限元软件ANSYS为建立输电塔模型的软件，以BEAM188单元来模拟输电塔的杆件，建立精确的输电塔体系有限元模型;
　　 第四部分:在有限元软件ANSYS建立的输电塔模型的基础上，分别在输电塔有限元模型上，施加风荷载单独作用和施加风雨荷载共同作用，完成对输电塔结构体系的动力响应分析研究。
　　 研究的结果表明，输电塔在雨荷载的作用下其塔顶的最大位移有增大的趋势，同时随着雨强的增大而增大，因此在这些情况下，进行结构分析与设计时，不应忽略雨荷载强度对输电塔的作用影响。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 输电塔在风雨荷载作用下的危害性

1．3 输电塔结构体系的分类及其组成

1．4 国内外研究状况

1．4．1 输电塔结构体系风雨振研究状况

1．4．2 输电塔塔线耦合体系研究现状

1．4．3 风雨振的理论研究

1．5 本文的主要研究工作

第二章 输电塔的风荷载及风雨荷载模拟方法

2．1 风荷载的理论

2．1．1 风的定义

2．1．2 风的基本特性

2．1．3 风速与风压之间的关系

2．1．4 风荷载对结构的作用

2．2 风荷载的模拟方法

2．3 雨荷载的理论

2．3．1 雨的分类

2．3．2 雨滴的谱分布

2．3．3 雨滴数的密度

2．3．4 雨滴在空气中的占有率

2．3．5 雨滴冲击力的计算

2．4 雨荷载的模拟方法

2．5 本章小结

第三章 软件介绍及其在本文中的应用

3．1 MATLAB语言编程的介绍

3．2 有限元软件ANSYS的介绍

3．3 本章小结

第四章 输电塔风荷载、风雨荷载时程及动力响应分析

4．1 输电塔的概况

4．2 输电塔风荷载时程模拟

4．3 输电塔风雨荷载时程模拟

4．4 输电塔结构体系动力响应分析

4．5 本章小结

第五章 结论

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

作者简介

致谢