输电塔线体系耦联动力效应分析模型及方法研究

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大跨越输电线路作为大型生命线工程的重要组成部分,在我国现代化经济建设中起着重要作用。输电塔线体系作为一种大跨度的“塔-索”连接结构,其自身刚度较小且沿塔高分布不均匀,以及复杂的塔线耦联振动效应,使得结构在动力荷载作用下反应显著。因此,研究输电塔线体系的动力荷载响应并提出有效的措施减小结构动力响应以确保结构正常使用,是一个亟待解决的问题。本文以中国沿海某地区输电线路为研究背景,对输电线路进行现场实测,研究输电塔线体系的耦联动力模型,以及在强风与强震荷载作用下的动力响应,并建立安装有减震装置的输电塔线体系耦联效应的动力分析方法。
  本文以具有扭转自由度的三节点等参悬索单元模型为子导线,采用两节点空间梁单元模型模拟间隔棒,建立了多分裂导线模型,并对过程进行详细推导。对比分析同等条件下单根悬索模型与分裂导线模型动力特性,结果表明:两者动力特征在低阶时影响不大。
  本文采用多分裂导线模型与悬索结构分别模拟输电导线和地线,基于串联多自由度模型建立输电塔线体系耦联动力模型。通过现场实测识别输电塔线体系的动力特性,并将结果与塔线耦联动力模型与有限元模型计算进行对比分析。结果表明:该动力模型计算结果精确度高,且耗时少。
  本文以输电塔线体系耦联动力模型为研究对象,分别研究其在强风荷载与地震作用下的动力响应,并与有限元结果进行对比分析,验证该模型的准确性以及该研究方法的合理性。同时对输电塔线体系在挂线与不挂线状态下进行对比分析,结果表明:该动力模型计算方法准确,动力荷载作用下,输电线对输电塔动力响应影响很大,不能忽略。
  最后,考虑在动力荷载作用下输电塔线体系的振动显著,建立安装有减振装置的输电塔线体系耦联效应的动力分析方法。基于被动摩擦阻尼器对输电塔线体系进行减震控制研究,对输电塔线体系结构的减震效果进行分析并对阻尼器进行参数分析。同时分析了在安装阻尼器前后输电导线的动力响应变化情况。结果表明:该阻尼器能有效的减小输电塔的动力响应,对输电线的影响不大。
  
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