基于随机振动理论酒杯型输电塔架风振系数研究

摘要

输电塔具有结构高、整体柔性强的特点，同时在电力输送和分配中占据着重要的地位，确保输电线路的整体安全性是整个电力设计的主要目标。高耸结构由于纵横比较大，结构在风荷载作用下动力效应显著，风荷载是进行工程结构设计不容忽视的荷载，因而针对风荷载的研究，对工程结构，特别是对上述高耸结构，是设计计算中必不可少的一部分。
　　建立不同高度酒杯型输电塔架有限元模型，分析不同方向塔架各高度处侧移刚度变化特性，然后对不同高度有限元模型进行动力特性分析，得出各阶振动频率和振型特点。
　　基于谐波叠加法采用Davenport谱在Matlab中模拟得到塔架不同高度处脉动风速，通过对不同高度塔架进行时程分析，得出塔架不同高度处的位移时程曲线和加速度时程曲线，得到酒杯型输电塔架风振响应特点。在此基础上依据随机振动理论推导出酒杯型输电塔架位移风振系数和荷载风振系数的简化计算公式，得出塔架不同高度处的位移和荷载风振系数，进一步说明结构刚度变化对结构风振系数的影响，并将得到的风振系数与根据规范计算的风振系数进行对比分析。依据得到的风振系数计算结构风荷载并对塔架进行内力、位移响应分析，将结果进行比较分析，得出两种风荷载下结构风振响应差值，为计算存在突变的高耸结构风振系数提供一定的理论和依据。

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致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 本文研究内容及技术方法

2 酒杯型输电塔架刚度与动力特性分析

2．1 酒杯型输电塔架

2．1．1 铁塔主材的布置

2．1．2 铁塔斜材布置

2．1．3 横隔面的布置

2．2 考虑不同来流方向输电塔架侧移刚度变化

2．2．1 酒杯型输电塔架有限元模型建立

2．2．2 酒杯型输电塔架侧移刚度变化特性

2．3 酒杯型输电塔架动力特性

2．3．1 模态分析理论

2．3．2 塔架动力特性计算结果与分析

2．4 本章小结

3 脉动风数值模拟

3．1 脉动风风振响应理论

3．1．1 横风向风振

3．1．2 顺风向风振

3．2 脉动风数值模拟

3．2．1 顾风向位移响应

3．2．2 顺风向加速度响应

3．3 本章小结

4 酒杯型输电塔架风振系数数值分析

4．1 酒杯型输电塔架风振系数

4．1．1 塔架风振系数数值模拟结果

4．1．2 我国现行规范风振系数计算结果

4．2 曲臂和横担风振系数数值模拟

4．2．1 曲臂风振系数数值模拟

4．2．2 横担风振系数数值模拟

4．3 规范方法与数值模拟方法风振响应对比分析

4．3．1 重力下结构主杆内力分析

4．3．2 风荷载作用下结构主杆内力分析

4．3．3 酒杯型输电塔架位移对比分析

4．4 本章小结

5 结论与展望

参考文献

作者简历

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