沿海强风区输电杆塔动力特性及风致响应研究

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架空输电线路长期处于野外,容易受到强风和其它荷载的持续作用,引起累计损伤和性能退化。开展沿海强风区输电杆塔动力特性及风致响应的研究,为输电杆塔抗风防灾提供分析方法和预防措施,具有较好的理论意义和应用价值。  本文基于我国南方输电线路强台风灾变的工程实际,以实际输电杆塔为对象,采用非线性有限元方法建立输电杆塔及输电塔线体系的分析模型。在此基础上,研究了单塔和塔线体系的动力特性及输电导线对输电杆塔动力特性的影响规律。开展了输电杆塔动力特性的现场实测,采用随机子空间(SSI)方法识别了输电杆塔的自振频率和阻尼比,并与理论结果进行了分析对比。实测结果与理论结果较为吻合,表明本文所建立的有限元模型适用于结构风振响应分析。  论文进一步建立了输电塔线体系的强台风荷载模型,模拟得到了强台风风速时程曲线。基于实测的输电杆塔阻尼比,开展了输电塔线体系的风致响应分析。研究台风荷载作用下不同方向的塔线体系的动力响应,分析输电杆塔风致倒塌的原因。研究表明,输电杆塔实际风荷载明显超过设计风荷载是导致输电杆塔损伤破坏的主要原因。基于输电杆塔承载力强度评估结果,提出针对主材、斜材以及基础的加固处置技术措施,避免大面积“推倒重建”的传统处理方式,有效节省投资。  本文所开展的工作对沿海强风区输电线路的安全运行有指导意义和实践价值。
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