下击暴流与良态风作用下拉线门塔风荷载与风致效应研究

摘要

拉线门塔具有造价低、重量轻、施工方便快捷等特点，广泛应用于我国高压输电线路中。但其缺点是水平荷载主要由拉线和两个立柱承担，易受外力破坏而且倒塌的几率较大。目前，我国输电塔结构抗风设计规范中依据的是大气边界层良态风，它与下击暴流风场特性有很大的差别，由此导致在良态风作用下安全系数足够的输电塔线体系很容易在下击暴流引起的局部强风作用下发生倒塌破坏。本文以在下击暴流作用下发生倒塌事故的某220kV输电线路拉线门塔为研究对象，基于风洞试验测试参数和时程响应分析方法，比较研究典型的格构式拉线门塔在良态风场与下击暴流作用下的响应和受力特征。主要从以下几个方面展开研究工作：
　　(1)介绍了国内外塔线体系风振响应的研究现状，然后从现场实测、物理模拟以及数值模拟三个方面介绍了下击暴流的研究现状，再介绍了拉线门塔在国内外的应用及研究的情况，基于具体的工程实例，明确了研究对象和研究的目标。
　　(2)基于谐波合成法，利用 MATLAB编制的程序，模拟了塔线体系在下击暴流和良态风风场中平均风速和脉动风速，比较了两类风场中平均风和脉动风的差异。通过相关风荷载规范对拉线门塔进行了规范静力荷载取值。
　　(3)在湖南大学风工程试验研究中心 HD-2大型边界层风洞进行了拉线门塔刚性缩尺模型和导线模型风洞试验，以得到计算分析需要的体型系数，并且分析了拉线门塔模型和导线模型体型系数的变化规律。
　　(4)建立了拉线门塔-输电线体系空间有限元模型并进行了动力特性分析，比较了塔线体系与单塔动力特性差异；按照相关设计规范对拉线门塔塔线体系进行了不同风向角下的静力荷载效应计算，分析了良态风场与下击暴流风场两类风场作用下，单塔与塔线体系的响应特征；介绍了动力时程计算的基础理论，基于Newmark-β法分析了拉线门塔在两种风场脉动荷载作用下的响应，对比分析了拉线门塔的风致效应。得出了一些有意义的结论。
　　(5)基于Budiansky-Roth准则和动态增量法(IDA)对拉线门塔单塔及拉线门塔塔线体系在良态风场和下击暴流风场作用下进行静力稳定性和动力稳定性分析。得到拉线门塔发生失稳时对应的条件。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 塔线体系风振响应研究现状

1.3 下击暴流研究现状

1.4 拉线门塔风致效应研究现状

1.5 研究背景

1.6 主要研究内容

第2章 两类风场下塔线体系风场模拟及荷载规范取值

2.1 引言

2.2 下击暴流与良态风风场模拟

2.3 下击暴流与良态风规范静力荷载取值

2.4 本章小结

第3章 拉线门塔及导线体型系数研究

3.1 引言

3.2 拉线门塔刚性模型试验

3.3 导线模型风洞试验

3.4 本章小结

第4章 拉线门塔风致响应分析

4.1 引言

4.2 拉线门塔有限元模型与动力特性分析

4.3 基于规范荷载的塔线体系风致效应计算

4.4 两类风荷载作用下拉线门塔时程响应分析

4.5 本章小结

第5章 拉线门塔风致稳定性分析

5.1 引言

5.2 稳定性分析方法

5.3 拉线门塔静力屈曲分析

5.4 拉线门塔动力稳定性分析

5.5 拉线门塔倒塔可能性分析

5.6 本章小结

结论与展望

论文主要结论

主要创新点

研究展望

参考文献

致谢

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