输电塔在断线荷载下的动力响应

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输电塔是输电塔塔线-体系的重要组成部分,是主要的承载体系。主要承受输电塔及其架空导线及地线的自重,此外,还要承受其他形式的荷载,如风载、覆冰荷载、地震荷载、雷击等荷载。除此之外,输电塔还须承受由于偶然断线而引起的断线荷载。本文主要研究在发生断线事故时,输电塔在断线荷载下的动力响应。   首先,简单介绍了输电塔线体系的主要组成部分,以及各个部分的作用。结合本文研究的主题,还回顾了国内外比较著名的因断线而引发的工程事故。同时总结了近些年来有关输电塔的研究成果,特别是输电塔或输电塔线体系在断线荷载下的动力响应。   第二,建立输电塔塔-线体系的有限元模型,对输电塔塔-线体系进行有限元模态分析,通过数值计算,得到了输电塔的自振特性;此外,通过模态分析还可以揭示输电塔线体系的振型特征。   第三,直线塔和转角塔是输电塔线体系的主要塔型,在正常运行状态下,直线塔主要承受竖向荷载,而转角塔除了承受较大的竖向荷载外还要承受横向荷载。当断线发生时,在直线塔和转角塔上由断线荷载所引起的动力响应也会有所不同,针对这个问题通过数值计算,模拟了直线塔及转角塔在断线荷载下的动力响应。并对直线塔和转角塔在断线荷载下的动力响应进行比较,得到了一些规律。   第四,目前大多数关于输电塔在断线荷载下的动力响应分析,都假定导线断裂是同时发生的。而更为实际的情况是,多根导线断裂是存在时间差的。鉴于这样的情况,通过数值模拟,分析了导线不同时断裂所引起的输电塔的动力响应。比较数值分析结果,发现导线断裂存在时差时所引起输电塔的动力响应远大于导线同时断裂所引起的动力响应。   最后,根据我国最新杆塔设计规范规定,在进行架空输电线路设计时,断线荷载被考虑为导线极限应力的40%-50%,没有考虑断线荷载的动力效应。通过数值计算,将其结果与动力分析结果相比,静力荷载所引发的效应远小于动力荷载所引发的效应。这也可以为现行杆塔设计规范,提供一定的参考。
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