特高壓拉線塔非線性靜動態(tài)特性分析.pdf

1、拉線塔需要靠柔度較大的拉線保持穩(wěn)定，這導致拉線塔具有小應變大位移的非線性特性，并且其力學特性與自立塔顯著不同。結(jié)構(gòu)輕便、高柔度、強非線性的特高壓拉線塔的分析、設(shè)計理論與方法，是輸電工程技術(shù)人員關(guān)心的熱點問題。因此研究特高壓拉線塔的非線性靜動態(tài)特性分析理論，具有重要的理論價值和現(xiàn)實意義。
　　本文分析了拉線的非線性靜動力特性，給出了適合特高壓拉線塔拉線的有限元分析方法，以某工程中推薦使用的特高壓單柱拉線塔為例，研究了該拉線塔的非線性

2、靜動力特性及風振響應。本文的主要成果有:
　　(1)推導了描述拉線弦向變形與受力關(guān)系的狀態(tài)方程，給出了拉線對主柱支撐剛度的定量描述，并討論了拉線的非線性靜力特性;建立了拉線的動力分析模型，推導其自由振動方程，求解其自振頻率和振型，并討論了拉線的動力特性。
　　(2)結(jié)合特高壓拉線塔拉線的靜力特性，分析了基于雙線性桿單元的拉線精細化有限元模型，提出了基于多分段線性桿單元的拉線整體簡化有限元模型，結(jié)合工程實例分析計算并與理論解進

3、行了對比研究。結(jié)果表明:基于多分段線性桿單元的拉線整體簡化有限元模型具有較高的精度和效率，是進行特高壓拉線塔拉線靜力有限元分析的有效方法。
　　(3)采用基于多分段線性桿單元的整體簡化模型模擬拉線，建立了特高壓單柱拉線塔的有限元模型，研究了拉線塔在大風載荷狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)受力特性，提出了拉線塔拉線臨界初應力的概念，并討論了拉線初應力對拉線塔受力性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明:特高壓單柱拉線塔主柱在順風向產(chǎn)生了繞主柱底端鉸接點的剛體轉(zhuǎn)動，同時

4、發(fā)生了彎曲變形;提出的拉線臨界初應力的概念，有助于理解和描述拉線初應力對拉線塔受力的影響規(guī)律。
　　(4)建立了基于雙線性桿單元的拉線精細化模型，分析了拉線的動力特性;在此基礎(chǔ)上，建立了拉線塔的動力特性有限元分析模型，研究了拉線初應力對拉線塔動力特性的影響;針對特高壓單柱拉線塔的結(jié)構(gòu)特點，研究了其扭振機理。結(jié)果表明:特高壓單柱拉線塔拉線系統(tǒng)的第一階振型為整體繞主柱中心線的扭轉(zhuǎn)振動;提出了特高壓單柱拉線塔的兩自由度扭振模型，通過該模

5、型計算得到的扭振頻率，與精細化有限元模型的結(jié)果相當吻合。
　　(5)采用基于雙線性桿單元的精細化模型模擬中間拉線塔的拉線和導地線，采用基于多分段線性桿單元的整體簡化模型模擬兩側(cè)拉線塔的拉線，建立了三塔四線塔線體系有限元模型，采用Newmark法分析了拉線塔的風振響應時程規(guī)律。結(jié)果表明:在90°大風作用下特高壓單柱拉線塔產(chǎn)生了繞主柱軸線的扭轉(zhuǎn)共振;拉線塔風振響應的順風向節(jié)點位移、主材軸力、斜材軸力的最大值，均遠大于靜態(tài)等效風載荷作用