懸索拉線(xiàn)塔的風(fēng)振分析.pdf

1、懸索拉線(xiàn)塔是一種高聳、高柔、大跨的結(jié)構(gòu)，屬于風(fēng)敏感結(jié)構(gòu)，風(fēng)荷載在拉線(xiàn)塔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中往往起到控制荷載的作用。拉線(xiàn)塔因?yàn)槿岫却?，在受到脈動(dòng)風(fēng)荷載作用時(shí)，會(huì)出現(xiàn)較大的幾何變形，具有幾何非線(xiàn)性。拉線(xiàn)塔結(jié)構(gòu)的塔-線(xiàn)相互耦合，輸電線(xiàn)會(huì)對(duì)拉線(xiàn)塔立柱的剛度和內(nèi)力產(chǎn)生影響，所以拉線(xiàn)塔的內(nèi)力響應(yīng)也具有非線(xiàn)性。特高壓輸電線(xiàn)路與超高壓輸電線(xiàn)路的差異使特高壓輸電塔的塔頭尺寸，塔身高度有所提高，桿塔承受的荷載和塔身自重也相應(yīng)增加。考慮了這些因素，本文進(jìn)行了特高壓拉

2、線(xiàn)塔結(jié)構(gòu)在脈動(dòng)風(fēng)荷載作用下的動(dòng)力時(shí)程反應(yīng)分析。
　　輸電塔結(jié)構(gòu)一般分為自立式輸電塔和拉線(xiàn)塔兩大類(lèi)。懸索拉線(xiàn)塔是拉線(xiàn)塔結(jié)構(gòu)的一種形式。自立式鐵塔自重大，工程量大，造價(jià)高，但適應(yīng)性廣，可應(yīng)用于各種地形之中。而拉線(xiàn)塔則自重較輕，工程量較小，造價(jià)較低，但其使用會(huì)受到一定的地形條件的限制。從以往的工程經(jīng)驗(yàn)中得知，與自立式鐵塔相比較，拉線(xiàn)塔的自重可減少20％~50%，其節(jié)約成本作用明顯。因此，在地勢(shì)起伏不大的地區(qū)，采用拉線(xiàn)塔結(jié)構(gòu)比較合適。

3、r>　　本文中的風(fēng)振分析，是基于一條經(jīng)過(guò)新疆戈壁荒漠地區(qū)的±800kV特高壓直流線(xiàn)路進(jìn)行的，主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論有以下幾個(gè)方面：
　　①結(jié)構(gòu)的靜力特征研究。建立懸索拉線(xiàn)塔結(jié)構(gòu)精細(xì)的有限元模型，運(yùn)用有限元分析軟件ANSYS分析結(jié)構(gòu)的靜力特征。文中通過(guò)分析鋼索的最大設(shè)計(jì)應(yīng)力確定了拉線(xiàn)的最大初張力。文中給出了考慮非線(xiàn)性變形的影響下，拉線(xiàn)內(nèi)力、懸索內(nèi)力和立柱內(nèi)力在自重?zé)o風(fēng)作用下的關(guān)系曲線(xiàn)。分析了不同初張力對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響。分析結(jié)果表明，在不

4、同的懸索初張力和自重作用下，結(jié)構(gòu)內(nèi)力隨初張力增大而線(xiàn)性增大。
　?、诮Y(jié)構(gòu)的動(dòng)力特征研究。文中首先通過(guò)索單元的預(yù)先找形，完成了導(dǎo)地線(xiàn)在自重和風(fēng)荷載下的坐標(biāo)找形定位。然后進(jìn)行了動(dòng)力特征分析。結(jié)果表明：立柱的第一階頻率為繞自身的扭轉(zhuǎn)；單塔的立柱扭轉(zhuǎn)頻率和塔線(xiàn)體系的立柱扭轉(zhuǎn)頻率幾乎一致；由于導(dǎo)地線(xiàn)的作用，塔線(xiàn)體系中立柱側(cè)彎頻率較單塔較低；拉索張力會(huì)顯著增大立柱的扭轉(zhuǎn)剛度；隨著拉索張力的增大，扭轉(zhuǎn)頻率非線(xiàn)性增大；當(dāng)懸索初張力較小時(shí)，懸索初張

5、力對(duì)立柱的模態(tài)影響較??；當(dāng)懸索張力較大時(shí)，懸索初張力增大，立柱的頻率減小。
　?、劢Y(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)研究。文中分別建立了帶彈簧的簡(jiǎn)化梁模型，簡(jiǎn)化立柱單塔模型和實(shí)際單塔模型，來(lái)研究單塔的風(fēng)振響應(yīng)特征。接著又建立了簡(jiǎn)化立柱塔線(xiàn)線(xiàn)模型和實(shí)際塔線(xiàn)模型，研究塔線(xiàn)模型的響應(yīng)。文中討論了立柱風(fēng)振系數(shù)隨導(dǎo)線(xiàn)張力和拉線(xiàn)張力的變化。研究發(fā)現(xiàn)，隨著導(dǎo)地線(xiàn)張力的增大，立柱位移平均值減小，動(dòng)力值略微增大，風(fēng)振系數(shù)增大，但變化都不是很明顯。隨著拉線(xiàn)張力增大，立柱的