风荷载作用下输电塔线体系易损性分析

发布时间：2020-04-02 07:17

【摘要】：随着经济的高速发展,国家对电力电量的需求急剧增加,而作为电网系统的重要组成部分和传输电能的主要载体,输电塔线体系的稳定运行关系到人民的生活质量和国家的安定。输电塔是典型的高柔结构,其自振周期与风荷载卓越周期相接近,故而在现实生活中,风灾是输电塔线路破坏的主要原因之一。但由于输电塔线体系结构的复杂性和塔线耦合作用的影响,理论分析较为困难。现场实测和风洞实验又受制于各种复杂因素,且需要消耗巨大的人力和财力,所以采用数值模拟对输电塔线体系进行风振分析和易损性分析能够在节约成本的基础上为理论研究和科学实验提供可靠的指导。本文首先提出了几种有效的架空输电线找形方法,通过比较,最终选择了找形迭代法进行三塔四线的输电塔线体系建模,并通过模态分析研究了结构的动力特性。其次,通过对输电塔线体系进行不同风向角风荷载作用下的动力时程分析和响应谱分析,探索了不同风向角下风振响应问题,同时研究了脉动风的截止频率对风振响应计算效率和准确性的重要影响。然后,本文建立多种有限元模型,考虑其材料属性和截面尺寸的随机性,基于静力非线性分析方法和概率分析方法,对输电塔线体系进行结构易损性分析,最终探究了结构参数随机性和风向角对易损性曲线和倒塌风速的影响。在此基础上,本文最后基于IDA分析方法进行了输电塔线体系的易损性分析,分别探究了风的性质以及结构自身的不确定性和外部荷载的不确定性对结构易损性的影响。通过输电塔线体系风振响应研究发现,在进行风荷载模拟时,截止频率的选取,既要满足风总能量的要求,同时也要结合结构自身的动力特性。通过结构易损性分析得知,结构参数的随机性对于输电塔(线)结构倒塌风速的影响不容忽视,且对于本文输电塔线体系而言,最不利风向角为60度。较台风而言,良态风计算得到的易损性结果偏安全,倒塌基本风速误差能达到10%以上,对于不同性质的风荷载应该分别研究。另外,外部荷载的不确定性和结构参数的不确定性对结构易损性均有较为明显的影响,而外部荷载的影响更为突出。
【图文】：

图 2.1 导线微分单元受力分析Fig. 2.1 Force analysis of wire differential element程中，导线的重力荷载通常是沿索长均匀分布的，，如图 2.2 荷载沿导线均匀分布计算简图Fig. 2.2 Simplified calculation of the load along the wire

8图 2.2 荷载沿导线均匀分布计算简图Fig. 2.2 Simplified calculation of the load along the wire而有zqds q dx，故：21zds dzq q qdx dx (2-4将方程(2-4)代入方程(2-3)，求得悬链线方程如下：2cosh coshH xzq l (2-5式中：
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM75

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本文编号：2611640