下击暴流下高压角钢输电塔极限承载能力分析

发布时间：2020-04-23 21:34

【摘要】：输电塔结构是一种在输电系统中被广泛应用的高次超静定空间结构。随着我国经济和现代化的不断发展,输电系统已经成为国家经济发展的生命线,它的安全可靠性越来越受到重视。输电塔结构的安全直接关系到整个输电系统的安全。因此,研究输电塔结构的极限承载能力具有重要的工程价值与现实意义。输电塔结构在雷暴气候条件下时常发生倒塔的现象,其中下击暴流造成输电塔倒塔情况最多,带来了巨大的经济损失,而我国暂时对于下击暴流所引起的近地面强风不了解。由于输电塔结构的设计规范采用的风荷载都是大气边界层近地风,而边界风与下击暴流有本质上的区别。因此,研究下击暴流对输电塔-线抗风设计的影响是十分必要的。本文在已有研究资料的基础上,对输电塔架结构的理论分析方法以及受力性能进行了全面地研究和分析,在分析过程中分别考虑了几何非线性与材料非线性对输电塔结构的力学性能影响,即对输电塔结构进行了考虑双重非线性的非线性屈曲分析。本文采用ANSYS有限元分析软件建立了输电塔-线空间结构体系,将下击暴流荷载按照公式计算并加载到输电塔结构上分析其弹塑性性能,确定其内力、位移和变形。对塔线体系在不同风向角的击暴流作用下进行了分析研究,得出了输电塔-线结构在各种工况下的极限承载力,发现0°工况的承载能力最高;45°工况下输电塔承载力最低,塔身薄弱部位位于塔腿处,印证了现实中众多输电塔由于塔腿破坏造成倒塔的现象。分别讨论了塔线体系模型、风向角、风剖面模型以及最大风速高度参数Z_(max)对输电塔承载能力的影响。其中,研究发现输电塔在下击暴流作用下的极限风速会随着最大风速高度Z_(max)的增大而增大,在输电塔处于极限荷载作用时塔身同一高度处的节点位移是十分相近的。
【图文】：

图 1-1 输电塔遭遇强风荷载倒塌Fig.1-1 Transmission towers collapsed under strong winds.1.2 下击暴流的概念下击暴流是雷暴天气中多发的一种强风荷载。下击暴流是 1987 年由 Fujita[2]提出的定义为雷暴天气中形成的强下沉气流冲击地面后，，在地面加速扩展开的一种气流过程其特点是风速随高度的增加迅速增加，上升到一定高度后又迅速减弱，风剖面与常规有很大差别，具有时间短、风速大的特点。早些年主要用于飞机航空行业，近些年随对风认识的逐渐深入，建筑工程师开始重视起这种强风荷载对建筑物的危害。下击暴按照规模分类可以分为微下击暴流和宏（大）下击暴流，水平流出尺度不大于 4km 的为微下击暴流，大于 4km 的称为宏下击暴流。

图 1-1 输电塔遭遇强风荷载倒塌1-1 Transmission towers collapsed under strong w念气中多发的一种强风荷载。下击暴流是 1的强下沉气流冲击地面后，在地面加速扩增加迅速增加，上升到一定高度后又迅速短、风速大的特点。早些年主要用于飞机建筑工程师开始重视起这种强风荷载对建微下击暴流和宏（大）下击暴流，水平流km 的称为宏下击暴流。
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU312.1;TM75

【参考文献】

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1 李宏海;欧进萍;;我国下击暴流的时空分布特性[J];自然灾害学报;2015年06期

2 吉柏锋;瞿伟廉;王亮;赵而年;;下击暴流作用下输电塔弹塑性失稳倒塌研究[J];中国安全科学学报;2014年12期

3 杨风利;张宏杰;杨靖波;党会学;刘建军;;下击暴流作用下输电铁塔荷载取值及承载性能分析[J];中国电机工程学报;2014年24期

4 李锦华;吴春鹏;陈水生;;下击暴流非平稳脉动风速数值模拟[J];振动与冲击;2014年14期

5 姚陈果;李宇;周泽宏;李成祥;张磊;左周;;基于极限承载力分析的覆冰输电塔可靠性评估[J];高电压技术;2013年11期

6 王锦文;瞿伟廉;;强风作用下高耸钢结构输电塔的破坏特征研究[J];特种结构;2013年01期

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本文编号：2638168