输电塔线体系

摘要： 下击暴流在近地面形成的短时破坏性强风会对建筑结构造成较大威胁,尤其是输电塔-线体系等风敏感结构。依托实际工程,该文建立了输电塔-线体系有限元模型,采用确定性-随机性混合模型生成下击暴流风场,基于Tian-Ma-Qu本构模型模拟了该结构在下击暴流作用下的连续倒塌过程。结果表明,下击暴流下输电塔表现为在极短时间内的局部大变形,该区域大量斜材和少量主材相继屈曲是导致输电塔发生整体倒塌的主要原因。该输电塔的薄弱部位是第六节间,在抗下击暴流设计中应重点关注。

摘要： 输电塔线体系在覆冰期由于覆冰荷载及风荷载的作用下,易发生安全事故,为了掌握覆冰期输电塔线体系的安全状态并预测未来几天的安全等级,本文基于覆冰期输电塔线的监测数据采用主成分分析法客观地确定评估指标的权重,并结合模糊综合评价法设计了输电塔线体系的安全状态评估模型,通过工程实例验证了该评估模型的可行性与有效性;其次基于工程实例历年覆冰期的监测数据构建安全状态时间序列,采用双向长短期记忆网络(BiLSTM)建立了输电塔线安全状态预测模型,准确率达到90.91%,优于其他传统预测模型,为覆冰期输电塔线体系的安全运行提供了有效方案。

摘要： 为了研究输电塔-线体系的风致动力稳定,本文结合增量动力分析法和弧长法有限元分析了安徽某输电塔-导地线结构的风致动力响应,通过杆塔顶侧移比、底层受压侧主材应力和导线挂线点反力、张力和振幅的变化规律分析了塔-线相互作用及结构动力失稳前、后的受力特征。根据非线性静力与动力失稳塔顶侧移比相等原则得到了不水平档距塔-线结构动力失稳临界平均风速。结果表明:塔-线结构动力失稳过程主要为杆塔挂线点杆件屈服、塔身底部受压侧主材屈服、塔顶侧移比增大、塔底主材压屈;随着水平档距增加,塔顶侧移比增大,挂线点反力增大,导地线张力减小,导地线振幅增大,动力失稳临界平均风速减小;输电塔的风致稳定性设计应考虑动力效应及塔-线相互作用的影响。

摘要： 为探究摇摆分量对输电塔线体系动力稳定性能的影响,以一实际输电塔为原型进行了动力时程分析,其中摇摆地震动采用改进的谱比法由地震平动中获取;根据增量动力分析(incremental dynamic analysis, IDA)方法结合B-R准则,分别对塔线体系在水平地震作用、水平-摇摆耦合地震作用和水平-竖向-摇摆耦合地震作用下的动力稳定性能进行分析。研究结果表明:摇摆分量及其引起的附加P-Δ效应会使输电塔线体系产生非对称振动,结构发生偏离平衡位置的单向偏移,从而导致塔线体系较仅考虑水平地震作用,更易动力失稳;重力和竖向地震响应下共同的二阶效应,放大了摇摆分量对结构动力稳定性能的影响,加剧输电塔线体系动力失稳破坏;发生动力失稳破坏时,薄弱区域主要集中于塔身中下部,杆件失效使塔身局部变形过大,导致塔线体系发生整体动力失稳。

摘要： 覆冰以及大风的极端恶劣条件对输电塔线体系的安全运行构成了极大的威胁,为实时掌握输电塔线体系的安全状态,设计安全评估模型,首先利用有限元模型找出输电塔线体系在风冰荷载下的特征状态参量;其次设计了以特征状态数据为基础的输电塔线体系安全模糊综合评估模型,根据有限元模型分析数据并结合专家知识构建模糊隶属度函数,并用层次分析法确定权重;最后通过工程实例验证了该评估模型的可行性.

摘要： 输电线路工程是重要的能源传输工程,但由于输电线路大多架设于乡间野外,长年累月受到环境荷载的作用,极有可能发生导线断裂事故。为了探究断线对输电塔线体系的冲击作用,运用ABAQUS有限元软件建立“四塔三线”模型,模拟不同输电线断线工况下的动态过程,开展了断线后输电塔的受力分析。基于定义的冲击系数,分析了断线前后输电塔主材杆件的受力变化情况,明确了输电塔受冲击最严重的位置。通过模拟结果与规范的对比,指出了现有规范的不足。结果表明:断线对输电塔产生的破坏主要为弯曲破坏和扭转破坏,且弯曲破坏更为严重。单根导线断裂时,上部导线断裂所造成的冲击最严重,受冲击最大的部位为断裂导线所连横担与其下方相邻横担之间的一段塔身。随着断线根数增多,扭转破坏所占比例有所增加,各横担之间的塔身为破坏最严重的部位。按规范取值并通过静力方法计算断线对输电塔的影响不能确保结构在断线动力冲击下的安全,有必要采用动力分析对输电塔进行验算。

摘要： 输电线路工程是重要的能源传输工程,但由于输电线路大多架设于乡间野外,长年累月受到环境荷载的作用,极有可能发生导线断裂事故.为了探究断线对输电塔-线体系的冲击作用,运用ABAQUS有限元软件建立“四塔三线”模型,模拟不同输电线断线工况下的动态过程,开展了断线后输电塔的受力分析.基于定义的冲击系数,分析了断线前后输电塔主材杆件的受力变化情况,明确了输电塔受冲击最严重的位置.通过模拟结果与规范的对比,指出了现有规范的不足.结果 表明:断线对输电塔产生的破坏主要为弯曲破坏和扭转破坏,且弯曲破坏更为严重.单根导线断裂时,上部导线断裂所造成的冲击最严重,受冲击最大的部位为断裂导线所连横担与其下方相邻横担之间的一段塔身.随着断线根数增多,扭转破坏所占比例有所增加,各横担之间的塔身为破坏最严重的部位.按规范取值并通过静力方法计算断线对输电塔的影响不能确保结构在断线动力冲击下的安全,有必要采用动力分析对输电塔进行验算.

摘要： 我国地处亚欧板块、太平洋板块和印度洋板块之间,且疆域辽阔、海岸线绵长,这就自然形成了我国地震、强风和降雨等自然灾害频发.工程结构,包括高层建筑、村镇低矮房屋建筑群、输电塔线体系等生命线工程,在其全寿命周期内会遭受地震、强风和降雨等多种灾害的单独或同时作用.传统设计方法基于最不利荷载对结构进行设计,忽略了多种灾害耦合作用对结构全寿命周期抗灾性能的影响.文章总结了该课题组近年来在多灾害研究领域所取得的主要成果,包括:①根据中国强震台网中心和中国气象局数据中心提供的地震、风和降水数据,开展了极端事件单独作用和耦合作用的危险性分析;同时,提出了基于Copula函数的联合概率模型分析方法;②提出工程结构在多种灾害耦合作用下的性能评估和荷载修正系数计算方法;③开展了高层建筑在地震和强风单独作用以及同时作用下的风险分析及荷载修正系数计算;进行了村镇低矮房屋在地震和洪水耦合作用下的风险分析;对风雨耦合作用下的输电塔线体系进行了易损性分析.结果 表明:①在考虑灾害发生概率时,不同灾害(例如,地震、强风和降雨)同时作用对结构性能评估具有显著影响;②由本文方法计算的荷载组合系数均不小于规范值,建议对现行规范中地震和风荷载的设计强度进行适当修正.因此,在对工程结构进行抗多灾耦合作用的性能分析和设计方法研究时,应综合考虑多种灾害的耦合效应.

摘要： 输电塔-线体系作为保障国民生产生活的基础设施,确保其安全可靠地运行具有重要的现实意义。多次地震灾害数据统计表明,地震作用下输电塔-线体系的易损性较高。主要从输电塔-线体系地震响应的动力分析模型、数值模拟及振动台模型试验3个方面,对现有的研究成果进行了系统阐述,并分析了输电塔-线体系动力分析模型及其研究方法的特点及存在的不足之处,对输电塔-线体系地震响应分析方法亟需解决的关键问题及未来研究的发展趋势进行了展望,为以后相关人员从事研究提供参考。

摘要： 输电塔线体系是重要的电力能源基础设施,长期于野外恶劣环境下服役,其高柔特性使得它在强烈外荷载作用下的响应较为显著。国内外发生了很多输电线路在强风强震、覆冰、腐蚀等作用下的破坏事故,造成了严重的损失。因此,国内外积极开展了输电线路的监测评估与防灾减灾的研究和工程应用工作。输电塔线体系力学模型的建立是开展输电线路监测评估和防灾减灾的基础和关键。输电线从力学角度而言是具有小应变、大变形特征的悬索,表现出显著的几何非线性效应。输电塔线体系的力学模型相比于传统高耸塔架结构而言非常复杂,它综合了有限元、随机振动、变分理论、风工程、地震工程、结构分析理论等多学科理论,相关研究工作还不完善。该文以输电塔线体系的力学模型为研究对象,全面综述了目前塔线体系力学模型方面的研究现状,对比分析了不同模型的优缺点,总结了该研究方面存在的不足并就将来的发展进行了展望。

摘要： 按照基本缩尺律,设计、制作出输电塔线体系的一塔两跨线完全气弹模型,并通过气弹模型风洞试验,测试了各种风速下输电塔在挂线和不挂线工况下的位移与加速度响应时程,在此基础上,结合使用EMD分解、小波分析和随机减量方法以及Hilbert变换识别了输电塔在挂线和不挂线情况下各阶振型结构阻尼比和气动阻尼比,分析气动阻尼比随风速和频率的变化规律,最后,采用最小二乘法拟合得到了其气动阻尼比的经验公式.

摘要： 按照基本缩尺律,设计、制作出输电塔线体系的一塔两跨线完全气弹模型,并通过气弹模型风洞试验,测试了各种风速下输电塔在挂线和不挂线工况下的位移与加速度响应时程,在此基础上,结合使用EMD分解、小波分析和随机减量方法以及Hilbert变换识别了输电塔在挂线和不挂线情况下各阶振型结构阻尼比和气动阻尼比,分析气动阻尼比随风速和频率的变化规律,最后,采用最小二乘法拟合得到了其气动阻尼比的经验公式.

摘要： 输电塔线体系属于强非线性耦联系统,具有高柔度、大跨度、风敏感等特点,对其在风载荷作用下的非线性静态响应分析研究在结构设计和实际线路中具有重要的理论和工程价值.建立了以猫头直线塔为基础的"三线两塔"输电塔线体系耦合有限元模型,考虑结构自重载荷、覆冰载荷、导线张力和风载荷的组合作用下对输电塔线体系进行非线性静力学分析,重点研究了风向角、覆冰风攻角和风速对输电塔线体系静态承载能力的影响,归纳总结了相应的影响规律.

摘要： 基于脉动风的基本性质,利用Matlab模拟脉动风速时程,并以江西500kV南梦线送电工程为算例,利用Ansys建立了输电塔线二塔三线模型,考虑了输电铁塔之间、输电线之间以及塔线之间的相关性,分析了输电塔对不同角度顺风向脉动风的响应,可为工程实际提供一定程度的参考.

摘要： 以在舞动事故中横担严重破坏的某转角耐张塔为研究对象,基于模型动力相似原理,设计制作了弹性边界条件下的大比例输电塔节段模型和能够模拟不同覆冰参数的导线模型,同时研制开发了模拟覆冰导线舞动的试验加载装置.在此基础上,于试验室条件下再现了导线舞动时的动张力和运动特征,并进行了不同参数下的输电塔线体系舞动试验,研究了覆冰厚度、舞动幅值以及频率对塔线体系响应特征的影响.试验结果表明:导线舞动不会激发输电塔的共振;塔线体系舞动响应会随舞动幅值、覆冰厚度和舞动频率的增大而增大.

摘要： 针对四川西昌月城～普提500kV线路断线杆塔破坏事故,利用ABAQUS有限元软件建立七档六塔同塔双回输电线路塔线耦合体系模型,数值模拟塔线体系在不同位置断线情况下的动力响应.数值模拟结果表明,导线的断裂,使杆塔受到冲击作用,可能导致杆塔破坏;采用塔线体系数值模拟得到的杆塔的应力大于按我国现行输电线路设计规程和IEC标准计算得到的应力,杆塔设计时对断线引起的冲击载荷的取值值得深入研究.

摘要： 本文采用已有的最不利输入方向判别方法,开展了远场地震动激励下输电塔-线体系最不利输入方向的预测研究.依托实际工程,在ABAQUS中建立了输电塔-线体系有限元模型.为了验证该近似方法的适用性,选取了7条典型的远场地震波进行激励.开展了不同远场地震动输入方向下输电塔-线体系时程分析,并与近似方法的计算结果进行对比.结果表明,近似方法具有良好的准确性,利用近似方法得到的远场地震动最不利输入方向基本可以确定输电塔-线体系的最不利响应,减少了时程分析的计算代价.同时,不同地震动的最不利输入方向是不同的,同一条地震动激励下,输电塔-线体系的振动响应随输入角度而变化.

摘要： 本文采用已有的最不利输入方向判别方法,开展了远场地震动激励下输电塔-线体系最不利输入方向的预测研究.依托实际工程,在ABAQUS中建立了输电塔-线体系有限元模型.为了验证该近似方法的适用性,选取了7条典型的远场地震波进行激励.开展了不同远场地震动输入方向下输电塔-线体系时程分析,并与近似方法的计算结果进行对比.结果表明,近似方法具有良好的准确性,利用近似方法得到的远场地震动最不利输入方向基本可以确定输电塔-线体系的最不利响应,减少了时程分析的计算代价.同时,不同地震动的最不利输入方向是不同的,同一条地震动激励下,输电塔-线体系的振动响应随输入角度而变化.

摘要： 本文采用已有的最不利输入方向判别方法,开展了远场地震动激励下输电塔-线体系最不利输入方向的预测研究.依托实际工程,在ABAQUS中建立了输电塔-线体系有限元模型.为了验证该近似方法的适用性,选取了7条典型的远场地震波进行激励.开展了不同远场地震动输入方向下输电塔-线体系时程分析,并与近似方法的计算结果进行对比.结果表明,近似方法具有良好的准确性,利用近似方法得到的远场地震动最不利输入方向基本可以确定输电塔-线体系的最不利响应,减少了时程分析的计算代价.同时,不同地震动的最不利输入方向是不同的,同一条地震动激励下,输电塔-线体系的振动响应随输入角度而变化.

摘要： 本文采用已有的最不利输入方向判别方法,开展了远场地震动激励下输电塔-线体系最不利输入方向的预测研究.依托实际工程,在ABAQUS中建立了输电塔-线体系有限元模型.为了验证该近似方法的适用性,选取了7条典型的远场地震波进行激励.开展了不同远场地震动输入方向下输电塔-线体系时程分析,并与近似方法的计算结果进行对比.结果表明,近似方法具有良好的准确性,利用近似方法得到的远场地震动最不利输入方向基本可以确定输电塔-线体系的最不利响应,减少了时程分析的计算代价.同时,不同地震动的最不利输入方向是不同的,同一条地震动激励下,输电塔-线体系的振动响应随输入角度而变化.

摘要： 本发明涉及一种输电塔线塔耦合体系的有限元建模及受力方法，它通过对输电塔整体结构件三维CAD模型主动简化，提取框体特征结构，据输电塔特征结构建立有限元模型库，再按照输电塔结构的实际形状，通过变换工作平面，由单面向多面逐渐过渡，动态的由单面结构逐渐“拼接”形成多面结构。同时通过解析与数值的综合方法对导线进行参数化建模，并与输电塔模型进行组合，最终确定输电塔线塔耦合体系有限元模型。然后加载程序中输入风速、温度等参数进行施加均布载荷，计算完成后，通过程序自动分析提取出需要的结果。通过该方法有效的缩短有限元分析周期，既能体现出输电塔线塔耦合体系的计算力学理论，也使有限元模型在几何上更加精确于CAD模型。

摘要： 本发明公开了一种基于有效荷载法和塔线分离法考虑塔线耦合影响的常规输电塔、线设计风载荷的计算方法，步骤为：搭建常规输电塔的塔线体系，获取塔线体系的物理参数；基于塔线耦合影响因子，求取杆塔等效阻尼系数；有效荷载法求取塔线体系常规输电塔的风振系数；并求取塔线体系悬垂绝缘子串最大风偏角的风振系数、塔线体系风荷载脉动折减系数；对塔线体系常规输电塔的风振系数、风偏角的风振系数进行修正计算，得到塔线体系常规输电塔的修正风振系数和塔线体系输电线的修正风振系数；采用有效荷载法计算常规输电塔的塔线体系中常规输电塔设计风荷载；基于塔线分离法计算输电线设计风荷载。有益效果：单塔设计精度高，可靠。

摘要： 本发明公开了一种塔线体系下大跨越输电塔风致机械能的传递分析方法，具体步骤为：基于大跨越输电塔搭建塔线体系，并获取塔线体系物理参数；构建刚性模型，进行风洞试验，测得风阻力参数；构建大跨越气动弹性模型，进行风洞试验，测得动力参数；使用正交分解技术确定其参振模态；设定工况，并得出每一种工况下输电塔风致机械能最大值的计算模型；计算与工况对应的输电塔风致机械能最大值；分析影响因子输电线、风速和梯度风高度对风致机械能分量的影响以及子结构之间能量的传递关系。有益效果：采用大跨越模型确定的阻力系数和动力参数，通过机械能指标对其风振特性进行拓展性研究。

摘要： 本申请实施例公开了一种输电塔塔线体系快速精细化建模系统及方法，包括：根据输电塔的二维设计图纸进行可视化建模，得到输电塔的三维模型以及三维模型的几何属性；将三维模型的几何属性转换成文本格式；将文本格式的三维模型的几何属性、输电塔的材料信息、输电塔受破坏时输电塔各构件之间的接触信息、输电塔受破坏时的计算过程信息以及输电塔破坏条件信息通过参数化语言进行编程，完成整个建模过程。本申请采用可视化建模的方法对几何属性进行建模，采用参数化语言建模的方法对单元类型、单元接触类型、非线性和大变形等特性进行建模，在保证输电塔模型精度的同时大幅提升了建模的效率。

摘要： 本发明涉及一种输电塔线塔耦合体系的有限元建模及受力方法，它通过对输电塔整体结构件三维CAD模型主动简化，提取框体特征结构，据输电塔特征结构建立有限元模型库，再按照输电塔结构的实际形状，通过变换工作平面，由单面向多面逐渐过渡，动态的由单面结构逐渐“拼接”形成多面结构。同时通过解析与数值的综合方法对导线进行参数化建模，并与输电塔模型进行组合，最终确定输电塔线塔耦合体系有限元模型。然后加载程序中输入风速、温度等参数进行施加均布载荷，计算完成后，通过程序自动分析提取出需要的结果。通过该方法有效的缩短有限元分析周期，既能体现出输电塔线塔耦合体系的计算力学理论，也使有限元模型在几何上更加精确于CAD模型。

摘要： 本发明公开了一种基于有效荷载法和塔线分离法考虑塔线耦合影响的常规输电塔、线设计风载荷的计算方法，步骤为：搭建常规输电塔的塔线体系，获取塔线体系的物理参数；基于塔线耦合影响因子，求取杆塔等效阻尼系数；有效荷载法求取塔线体系常规输电塔的风振系数；并求取塔线体系悬垂绝缘子串最大风偏角的风振系数、塔线体系风荷载脉动折减系数；对塔线体系常规输电塔的风振系数、风偏角的风振系数进行修正计算，得到塔线体系常规输电塔的修正风振系数和塔线体系输电线的修正风振系数；采用有效荷载法计算常规输电塔的塔线体系中常规输电塔设计风荷载；基于塔线分离法计算输电线设计风荷载。有益效果：单塔设计精度高，可靠。

摘要： 本发明公开了一种基于惯性力法和塔线分离法考虑塔线耦合影响的常规输电塔、线设计风载荷的计算方法，步骤为：搭建常规输电塔的塔线体系，获取塔线体系的物理参数；基于塔线耦合影响因子，求取杆塔等效阻尼系数、塔线体系常规输电塔的风振系数、塔线体系悬垂绝缘子串最大风偏角的风振系数；塔线体系风荷载脉动折减系数；对塔线体系常规输电塔的风振系数、风偏角的风振系数进行修正计算，得到塔线体系常规输电塔的修正风振系数和塔线体系输电线的修正风振系数；在等效振动惯性力作用下计算塔线体系中常规输电塔的设计风荷载；基于塔线分离法计算输电线设计风荷载。有益效果：单塔设计精度高，可靠。

摘要： 本发明涉及输电线路塔线体系覆冰预警系统，包括壳体和监控室，壳体固定安装在电线架上，壳体的顶端设置有雨雪检测模块，壳体内滑动安装有滑柱，滑柱的一端设置有第一压力检测模块，滑柱的一端设有推板，壳体的内壁对应的推板的位置固定安装有第二压力检测模块，壳体内设有测距模块，壳体内还设有控制模块和供电模块；本发明无需巡线人员在恶劣天气下对地形复杂危险的输电线路段进行日常巡检，大大减轻了巡线人员的工作量，避免因恶劣天气巡线导致安全事故的发生，且本发明能够在下雨下雪时，能够对线缆上是否覆冰进行及时监测，还能及时通知监控室内的工作人员预警维护。

摘要： 本发明公开了一种针对输电塔线耦合体系的风致动力响应仿真方法，主要包括设置初始杆塔模型、绝缘子挂点集合、杆塔风载集合，得到更新的杆塔模型，并形成杆塔参数文件；确定装配坐标系，导入更新后的杆塔模型进行装配，生成装配模型文件；调用杆塔参数文件信息计算导地线空间构型，生成导地线部件并设置集合，输出导地线参数文件；在装配模型的基础上，匹配集合名称建立塔线相互作用，生成塔线耦合模型；指定仿真工况参数，调用杆塔及导地线参数文件信息，求解杆塔及导地线风载荷并基于集合加载，输出仿真计算文件；批量求解仿真计算文件，得到不同工况下结果文件，提取风致动力响应数据供数据分析和与其他三维仿真平台对接。

摘要： 本发明公开了一种融合现场实测数据的输电塔线体系动力学计算系统，包括：数据采集模块、有限元仿真模块和参数调整模块。本发明中，解决了已有文献、设计资料与现场实际情况之间有出入的问题，使得有限元模型中的阻尼系数更能反映实际阻尼，使得模型中的阻尼系数根据监测数据的变化而变化，克服了气动阻尼受风速、风场特征等时变外部条件影响的难点，令有限元模型的阻尼系数与实际气动阻尼更为接近，输电塔线体系动态响应计算结果更加准确，克服了气动阻尼形成机理复杂的特点、解决了现有的监测手段难以覆盖监测所有与气动阻尼值相关的环境因素这一难题，克服了现有监测手段覆盖位置较少的缺点，其结果更全面，便于进行输电线路整体运行状态的评估。