【摘 要】
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为节省线路走廊,近年来长悬臂输电塔得到了广泛应用。此类塔型刚度小,横担层数多且长度较大,风效应复杂。其结构的高柔特性导致风荷载成为设计的主控荷载。目前大部分输电塔
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为节省线路走廊,近年来长悬臂输电塔得到了广泛应用。此类塔型刚度小,横担层数多且长度较大,风效应复杂。其结构的高柔特性导致风荷载成为设计的主控荷载。目前大部分输电塔风振数值分析都是基于标准边界层风场进行的,对于多回路长悬臂塔型在台风风场与标准边界层风场下风振响应的差异鲜有涉及。以沿海地区某四回路长悬臂角钢输电塔为原型建立了有限元模型,采用谐波叠加法生成两类风场下的风速时程,并在时域内进行了输电塔风振响应和风振系数的数值分析。台风风场的高湍流特性导致其作用时各测点的顺风向风振响应均大于B类风场下的对应值。两类风场下,输电塔的风振系数比值约为l.25。因此,台风多发地区的输电塔设计须考虑台风高湍流引起的动力风荷载增大效应。由于长悬臂塔型的节段绕流效应复杂,通过气弹模型风洞试验来寻找结构的不利风致效应,是对抗风设计理论计算的补充和改进。以上述长横担角钢输电塔为原型,通过气弹模型风洞试验考察结构的气动失稳趋势及薄弱部位,并结合数值分析进行了抗风加强措施研究。塔头部位由于不利的气固耦合效应,在高风速下出现了较明显的弯扭耦合振动现象;塔身下部长斜材在风振激励下,产生局部振动,易引发构件的压弯破坏。分别采取增强塔头斜材和增设横隔面等措施对原结构进行抗风加强设计,后续试验结果和理论计算均表明整塔的极限承载能力得到提高。同时,长悬臂输电塔具有横担水平长度大的特性。来流紊流易引起风压分布的不对称,同时塔头构造复杂,构件周围特征湍流明显,会产生一定的动态扭转风荷载。以沿海地区某500kV某长悬臂钢管输电塔为研究对象,基于HFFB试验和频域理论分析,得到了来流不均匀和构件周围特征湍流引起的扭转气动力。结果表明在进行长悬臂输电塔设计时,应同时考虑来流风压不均匀以及特征湍流产生的扭转效应的影响。
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