输电塔气弹模型制作及风雨荷载的相似比研究

合集下载

大跨越输电塔线体系气弹模型风洞试验

大跨越输电塔线体系在脉动风荷载作用下振动方程可一般性地表述成｛" ｝#［ $ ］｛" ｝#［ % ］｛" ｝& ｛’ （ (，｝［ !］ "， "， "）
・・・・・・・・・・・・・・・
（&）
式中：［ !］［ $］，［ %］，分别为体系的质量、阻尼、刚度矩阵；｛" ｝，｛" ｝，｛" ｝分别为体系加速度、速度、位移响应向量；［ !］｛" ｝［ $］，｛" ｝和［ %］｛" ｝分别对应于体系惯性力、阻尼力以及弹性力；｛’ （ (，｝为作用在 "， "， "）体系上的水平荷载，包括气动力及由于结构运动而产生的自激力 % 对于实际结构体系，作用于其上的气动力与当地气候条件、地形地貌及其体型等因素有关，自激力则与结构体系在风作用下的运动有关 %
"
风场模拟
风速控制范围为 & % " A &= % : 7 连续可调 % 紊流场的模拟采用二元尖塔旋 45 6 万方数据 ’ 风洞为低速风洞，・/ 6 & ，
#!*
同
济
大
学
学
报
第 !# 卷
涡发生器加分布粗糙元的被动紊流发生方法（见图 !）（风速剖面指 " 试验模拟缩尺比为 # $ %&& 的 ’ 类地貌大气边界层流场，经调试后测得流场的风功率谱以及平均风速剖面、紊流度剖面分别如图 *，数! ( & " #)） +， ) 所示 " 试验参考风速定于离开风洞底面高度 *& ,- 处 "

格构式输电塔风荷载作用研究现状综述

风荷载特性研究现状
在国外，有人对一系列形状的高层建筑进行了气弹模型风洞
研究了高宽比、紊流度、折算、折算风速、截面形状等对气动源消费需求也日益增长。电力作为重要的二次能源，在能源工业试验，中的地位正逐步提升。高压输电模式自１９５２年在瑞典问世以力谱的影响；有人研究了气动阻尼随结构振幅及折算风速的变特别是阻来，已经历了半个多世纪的发展。我国的高压输电系统建设起步化。由于气动弹性模型试验特性引起的误差无法避免，
系统安全的关键。然而，与我国电力系统建设的高速发展相比，筑的横风向风振响应。
输电塔线体系的精细化分析明显滞后，导致输电塔的自然灾害２．２国内学者对高层建筑的风荷载特性研究现状
事故频发。近年来，世界范围内发生了多起由于强风、地震和覆在国内，有人利用高频测力天平技术，研究了风场类型、长细冰等造成的输电塔线体系破坏的事故。虽然风荷载的作用不是比、宽厚比对超高层建筑横风向广义气动力谱的影响；有人从同输电塔线体系倒塌事故的唯一原因，但却是相当重要的因素，不步测压试验数据中分解出各层横风向荷载的横向紊流作用及旋
研究了矩形超高层建筑涡激共振；还有人利用高频天平技术，目前采用的风洞试验方法主要有气动弹性模型试验、刚性模型据，针对不同几何参数的矩形截面高层建筑刚性模型进行了风洞试多点测压试验和高频测力天平试验。研究人员通常采用试验手
关键词：格构式输电塔；风荷载；现状

500kV输电钢管塔的风雨激励

摘要：利用ＡＮＳＹＳ软件建立了５００ｋＶ狮洋至五邑送电线路ＤＺＶ６７４直线塔的有限元模型，研究了其动力特
性，获得了前１０阶自振频率，基于Ｋａｉｍａｌ脉动风速谱及线性自回归滤波器法（ＡＲ）模拟脉动风速时程原理，
利用Ｍａｔｌａｂ软件得到模拟脉动风速谱，在此基础上完成对雨荷载的模拟。并采用时程分析法分析了风单独
· １６０ ·
水电能源科学２０１２年
态，自振频率与规范规定的［６］公式较接近，表明该模型合理可用。
２风速时程和雨荷载的模拟
２．１风速时程的模拟（１）参数分析。本文采用Ｋａｉｍａｌ脉动风速
中图分类号：ＴＭ７５３
文献标志码：Ａ
风荷载在绝大多数情况下是输电塔的主要控制荷载，在风对输电塔的破坏过程中，尤其是台风过境时还有雨荷载的参与，如澳大利亚超过９０％输电线路的破坏是由暴风雨造成的［１］；２０００年７月２１日吉林省电网因遭受龙卷风、暴雨和冰雹侵袭造成１０基５００ｋＶ输电塔发生倒塌［２］；辽宁省也曾有风雨致振侧倾倒塌的实例。强风（雨）作用下输电塔遭到破坏或功能失效的状况表明，一方面对荷载作用机理和结构的动力响应问题的认识尚不够充分；另一方面是现行设计理论仍存在严重缺陷，对结构防灾措施的研究还有待加强。目前，关于风雨激振的研究较多，如吴小平采［３］用数值模拟方法分析了低矮房屋风雨效应，表明降雨产生的附加荷载对房屋具有较显著的影响；ＫｉｋｕｃｈｉＮ等［４］在风洞试验条件下，考虑不同降雨量的影响研究了特定截面导线的气动阻力；任月明结［５］合脉动风速模拟提出一种雨激励的模拟方法，研究了在风单独作用与风雨共同作用下的输电塔体系的动力响应，探讨了雨荷载对输电塔体系动力响应的影响。但目前关于输电塔线风雨激励方面的研究还处于初步认识阶段，还不能为设计提供完整的理论计算方法和可靠的技术参数。鉴此，本文利用ＡＮＳＹＳ软件对５００ｋＶ狮洋至五邑送电线路ＤＺＶ６７４直线塔做了风雨激励动力响应分析。

大风作用下输电铁塔受力计算及模态分析

大风作用下输电铁塔受力计算及模态分析摘要:本文在已知工况的情况下，自主进行特高压输电杆塔整体建模以及详细计算外部荷载，并在建立模型的基础上，通过赋材、施加外部荷载和约束等操作对输电杆塔进行静力求解、模态分析与地震谱分析。

在静力求解中，着重对杆塔中的地线支架以及其他部位的危险杆件进行强度校核；在模态分析中，通过读取各阶频率对应的振型，简单剖析杆塔的振型规律，以发现在杆塔建模中存在的问题并加以改进；在地震谱分析中，在合并模态的前提下，主要提取杆塔的前几阶有效频率，并简单分析其振型。

另外，通过利用两种不同的设计规范对同一杆件的不同材料分别进行强度校核，简单分析材料的选取对杆件强度的影响。

关键词：特高压输电杆塔静力求解模态分析1 引言输电塔是一种柔度较大的高耸结构，一般为较高的格构式钢析架塔，作为重要生命线工程的电力设施，输电塔的破坏会导致供电系统的瘫痪，造成严重的后果。

然而输电塔受风载破坏发生倒塔等事故屡有发生。

因此,确保风荷载、振动荷载作用下输电线路的正常工作,己成为电力工程与输电工程一个重要的研究课题。

本文对铁塔在平均风载荷下的受力情况进行分析计算，通过分析计算输电塔在平均风荷载下的位移和受力以及形变情况，对输电塔受风力作用的承载能力进行一定的分析和了解。

2 研究对象及对应荷载计算2.1 研究对象及对应工况本文对5C-ZJ1铁塔进行载荷计算，建模，使用 ansys 软件进行内力分析，模态分析以及动载分析。

该类型杆塔的设计条件、使用条件及杆塔单线图可以通过铁塔设计手册查询。

2.2 荷载计算计算设计工况下的输电塔受力荷载，除了考虑塔身角钢所受的风荷载，还需要考虑导地线、金具自重以及所受风荷载对塔身所施加的力。

计算出各部分受力后，将其加载到仿真模型的各个节点上。

其中，按着计算风荷载公式计算各节点受力情况。

（2-1）3 杆塔仿真模型的建立3.1 有限元建模思想本文采用桁梁混合模型对500KV超高压输电角钢塔500ZJ1进行有限元建模。

湖北省2013年优秀学士学位论文初选名单(第10批)

作者钱红露盛宽玮李冬雪熊维瑛张雪晴孙建王丹魏川博詹沾郝春霖张紫鑫陈源杨立群胡浩然李祎洪玲艳苗涛胡静竹涂莉彭红莫依萍汪伟危阳陈庭扬刘鸣柳汤婉熊胜超金晓梦徐承欢饶盼盼
导师曹志先周严马红霞刘娜申文斌黄俊杰陈泽宗牛晓光刘兴海虞沂陈子林吴志强杨红菊卢文波叶立文潘迎春教屈文忠廖清芬樊友平肖进胜万立骏周荣家孙庆平邓俊李德识刘数华彭智勇黄文声查先进李曦
学校名称武汉大学武汉大学武汉大学武汉大学武汉大学武汉大学武汉大学武汉大学武汉大学武汉大学武汉大学武汉大学武汉大学武汉大学武汉大学武汉大学武汉大学武汉大学武汉大学武汉大学武汉大学武汉大学武汉大学武汉大学武汉大学武汉大学武汉大学武汉大学武汉大学武汉大学
117 基于域内基础解的降维无网格方法研究
第 4 页，共 104 页
序号
论文题目
作者刘国雄郭崟肖卓辉陈呈辉万一邱然刘敏季洁邵妲妃董一点谭静郝梦夷刘城邓东平周鹏程刘盼盼杨泽洲高诗溦叶丽莎肖曾魏美昂程通邓东升饶华李方雨陈弘毅陈斌许晓航杨雯婷刘敏
118 基于HEVC的新一代视频编码标准的实现研究 119 差分吸收光谱信号处理方法的研究 120 高精度地壳应变场建模方法研究 121 基于snake模型的遥感影像半自动提取方法研究 122 基于有理函数模型的三线阵卫星影像区域网平差 123 《集成成像立体图像处理研究》 124 两栖颤藻-微生物燃料电池体系构建与初步应用 125 新型灭螺剂通货膨胀持续性的研究 ——基于拉美七国面板数据的实证分析论环保NGO的环境公益诉讼原告主体资格——以中华环保联合 127 会及自然之友的环境公益诉讼实践为背景 126 128 独领风骚开生面——林夕爱情歌词之意蕴与艺术美初探 129 成舍我的新闻传播词语 130 P型BixSb2-xTe3纳米热电材料的制备与研究 131 震源机制的波形反演 132 Interleukin 21 Could Suppress HDM Induced Allergic Asthma Disease

桥塔自立状态气弹模型试验相似方法及试验研究

桥塔自立状态气弹模型试验相似方法及试验研究本文旨在通过将气弹模型和桥梁结构试验结合起来，利用模型试验方法，研究桥梁自立状态下的动力响应特性，提高桥梁建设和维修安全性。

气弹模型试验可以快速、有效地模拟桥梁自立状态下的结构动力响应特性，它是一种仿真现实环境及桥梁实测响应特性的近似模拟方法。

气弹模型试验可以模拟桥梁的外力，如风荷载、振动响应，进而可以获取桥梁的振动响应特性，评估桥梁结构的安全性。

本研究将气弹模型试验方法应用在桥梁自立状态下，主要从以下几方面进行研究。

首先，构建桥梁自立状态下的气弹模型试验装置，这不但可以模拟桥梁的外力，还可以根据模型的特性，适当调整参数，确保模型的可靠性和有效性。

其次，进行气弹模型试验，获得桥梁自立状态下的动力响应特性，比较模型试验与实测数据的结果，进一步研究试验结果与结构外力的影响，以及桥梁结构和材料特性对试验结果的影响。

最后，结合桥梁自立状态下的气弹模型试验结果，根据当地出现的不同环境条件，提出合理的施工及监测措施。

经过仔细调试，气弹模型试验结果更加准确。

根据试验装置的特性和工作目的，可以设计或采用合适的参数、构建应变仪表来实现桥梁自立状态下的动力响应特性的一致性。

此外，考虑桥梁结构特性，利用试验结果建立桥梁响应特性识别极限依据，为桥梁建设和维修提供参考。

本研究通过将气弹模型试验和桥梁结构试验相结合，从桥梁自立状态的动力响应特性研究入手，通过调试气弹模型试验装置，对桥梁动力响应特性进行有效评估，从而更好地保障桥梁安全性。

通过本研究，可以提出以下建议：在桥梁建设及维修中，应充分利用气弹模型试验方法，并结合实测数据，从桥梁自立状态的动力效应出发，提出合理的施工及监测措施，充分保障桥梁结构的安全性。

特高压输电塔线体系的气动弹性模型设计

加速度
Ca
Hz m/ s2
张力风速
CH
N
CU
m/ s
位移
Cy
m
相似系数 1 30 1 900 1 1 900 1 305 5. 48 1 1 303
1 5. 48 1 30
文献[ 10] 中在 1 000 kV 的汉江大跨越输电塔线体系气动弹性模型试验中采用了 V 型弹簧片加刚性模型节段的方法加工铁塔的气动弹性模型。实际制作时, V 型弹簧片的加工有比较大的难度。因此, 采用半刚性节段加 U 型弹簧片进行气弹模型设计, 具体过程可以分别从几何外形, 质量系统和弹性刚度 3 方面进行模型加工。 2. 1 几何外形模拟
1 相似准则Leabharlann 根据 Buckingham s 定理, 通过量纲分析, 可推导出进行气动弹性模型风洞试验所要满足的相似准则。根据各相似准则, 除满足模型与结构原型几何相似、刚度相似、质量分布一致外, 还应满足表 1 所列的各无量纲参数[ 7] 。事实上, 试验时要完全满足表 1 所列的各相似参数是不可能的, 因此, 在模型设计及流场模拟时, 相似参数必须根据研究对象和目的进行取舍, 做到重要参数严格相似, 而放弃次要参数, 并对试验结果进行合理的修正。
第 32 卷
拟通常有 2 种方法, 集中刚度法和离散刚度法。集中刚度法将模型的刚度和外形分开模拟, 用合适的弹性材料做成截面沿高度变化的芯梁以模拟原型的刚度分布, 再用轻质材料按几何缩尺比做成原型结构的几何外形, 用于承受风荷载。离散刚度法是将铁塔杆件看作为二力杆 , 只对其进行轴向刚度的等效, 以此来模拟整个铁塔的刚度。离散刚度法要求模型各杆件既做到刚度相似又做到几何相似。由于输电塔为质量较轻刚度较大的格构式塔架, 在满足刚度相似的条件下设计出的芯梁截面较大, 会对整个铁塔的挡风面积产生较大的影响, 而通常用于制作外衣的 ABS 塑料板在满足质量相似的情况下, 杆件将非常纤薄, 无法满足刚性外衣的要求, 从而导致气弹试验结果的不准确。按照离散刚度法的要求制作的模型很难保证在各个杆件刚度和几何尺寸相似的情况下做到模型的整体刚度和质量的严格相似。因此, 这 2 种方法制作输电塔气弹模型的难度较大, 也很难保证其满足气弹性风洞试验的要求。针对输电塔的结构特点, 尝试采用半刚性的塔架节段加 U 型弹簧片制作铁塔的气弹性模型。

500kV四回路输电塔气弹模型风洞试验研究

第２６卷第１期２０１３年１月
广东电力
ＧＵＡＮＧＤｏＮＧＥＬＥＣｎＵＣｐ０、】￣Ｒ
Ｖ０ｌ＇２６Ｎｏ．１
Ｊａｎ．２０１３
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－２９０Ｘ．２０１３．０１．０１４
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｐｒｏｂｌｅｍｔｈａｔｗｉｎｄｌｏａｄｄｅｓｉｇｎｉｓａｋｅｙｐｏｉｎｔｆｏｒ５００ｋＶｆｏｕｒｃｉｒｃｕｉｔｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｔａｎｇｅｎｔｔｏｗｅｒｏｆ８２．７ｍｅｌｅｖａｔｉｏｎ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓｔｏａｄｏｐｔｄｉｓｃｒｅｔｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓｍｅｔｈｏｄｔｏｍａｋｅａｅｒｏｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｅｌｆｏｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｔｏｗｅｒ．Ｔｈｅｒｅ－ｆｏｒｅ，ｉｔｃａｒｒｙｏｕｔｔｅｓｔａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｆｏｒｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌｔｅｓｔａｎｄｗｉｎｄ－ｉｎｄｕｃｅｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｒｅｓｏｎｐｓｅｏｆｔａｎｇｅｎｔｔｏｗｅｒｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗｉｎｄｓｅｅｐｄｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄｓｅｅｐｄａｎｄｄｙｎａｍｉｃｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｔｏｗｅｒｐｒｅｅｎｓｔｓｉｎｃｒｅａｓｅｔｅｎｄ－ｅｎｃｙｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｗｉｎｄｓｅｅｐｄａｎｄｈｅｉｇｈｔｗｈｉｌｅｔｈｅａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄｓｅｅｐｄｒｅｓｏｎｐｓｅｓｏｆａｃｒｏｓｓｗｉｎｄａｎｄｄｏｗｎｗｉｎｄａｒｅｓｉｍｉｌａｒ．

台风风场下角钢塔风振特性风洞试验研究

台风风场下角钢塔风振特性风洞试验研究作者：楼文娟蒋莹金晓华王振华夏亮沈国辉来源：《振动工程学报》2013年第02期摘要：按照相似准则，设计制作了精细的角钢输电塔气弹模型，基于过境台风气象资料和台风风场模型确定了工程所在地区的风场参数，并进行了B类风场和台风风场的测振对比试验，研究了台风风场作用下角钢塔的风振特性。

试验结果表明：两类风场作用下，角钢塔的风振特性基本相似，各风向角下除了塔身整体双向弯曲振动外，还伴随了较明显的塔头扭转振动，导致各工况下横担端部测点的加速度响应约为相近高度塔身的156～245倍，因此长横担角钢输电塔的风致扭转振动值得注意；相比B类风场，台风风场的高湍流特性导致顺风向风振响应增大明显，为B类风场的13～16倍，但横风向风振响应增大并不明显，这也说明横风向风振响应主要与结构本身特征湍流相关，与来流的湍流度相关性较弱。

关键词：风振响应；风洞试验；台风风场；角钢塔中图分类号： TU311.3；TU973.32文献标识码： A文章编号： 10044523（2013）02020707引言近年来，随着中国沿海地区经济快速发展，大量输电线路被建造于东南沿海强台风多发地区。

由于输电塔风致响应的复杂性、台风气候模式及危险性分析尚不成熟、依据现有设计规范无法考虑台风风场对输电塔的作用等，台风灾害造成的输电塔倒塌、受损事故频繁发生[1，2]。

因而，研究台风风场作用下输电塔的风振特性，对于理论分析和工程设计均有较大的参考价值。

实测研究已证实，台风气候模式具有以下特点：在200～300 m的近地边界层内，平均风速随高度的变化一般能较好地满足幂指数关系，平均风剖面指数α的变化范围在01～03之间[3～5]；湍流强度和脉动风速谱的能量均明显超过良态风场下的对应值，且风谱离散性较大[6～7]。

文献[8]采集台风“韦帕”经过时输电线路的振动加速度，并识别了自振频率与阻尼比。

但现场实测仅能反映特定台风和场地条件下输电线路的风振响应，且对仪器设备精度要求高，因而目前气动弹性风洞试验仍是分析输电塔风振响应最有效的方法。

一种新型大跨越输电钢管塔气弹模型[实用新型专利]

专利名称：一种新型大跨越输电钢管塔气弹模型
专利类型：实用新型专利
发明人：郭云鹏,傅剑鸣,杨建明,孙炳楠,郑海,程光明,孙永军,叶尹,潘峰,毛建伟,黄田青
申请号：CN200920199375.X
申请日：20091029
公开号：CN201527334U
公开日：
20100714
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型提供了一种新型大跨越输电钢管塔气弹模型，属于输电线路设计技术领域。

它解决现有的气弹模型无法精确模拟原型的问题。

本实用新型大跨越输电钢管塔气弹模型，包括与实际原型等比例缩小的塔头、塔身和塔底，塔身由塔柱、纵向斜撑、塔底斜撑、水平斜撑和横隔构成，塔柱、纵向斜撑和塔底斜撑采用拉压刚度EA和受风面积均与原型等比例缩小的杆件一，水平斜撑和横隔采用受风面积与原型等比例缩小的杆件二，在塔身内设有为平衡质量分布的配重块。

本气弹模型各部位的几何相似与刚度相似相统一，同时做到了输电塔刚度、几何、质量、阻尼、频率等一系列参数的相似，真实地模拟了实际输电高塔的气动特性；能够准确得到了该输电高塔的风荷载特性。

申请人：浙江省电力公司超高压建设分公司,浙江省电力设计院
地址：310020 浙江省杭州市庆春东路30号
国籍：CN
代理机构：浙江翔隆专利事务所
代理人：戴晓翔
更多信息请下载全文后查看。

架空输电塔线体系有限元建模及风载分析

架空输电塔线体系有限元建模及风载分析摘要：随着电网建设规模的不断扩大，超高压、特高压的输电线路不断增多，其大多途经地质环境复杂、气象条件多变的中、重冰区，覆冰期发生的倒杆、倒塔、断线等事故造成了重大经济损失。

因此，研究并设计以在线监测为基础的输电塔线体系安全状态评估模型并进行短期的安全状态预测，是保证电网安全可靠运行的重要环节。

关键词：架空输电；塔线体系；有限元；模态分析；风载分析引言高压输电线路在运行过程中由于电压等级高，输电线路长，会对周围的环境产生强电磁场，对人体健康和信号通讯造成的影响不可忽视．研究高压输电线路周围电场和磁场分布，对确定输电线路的电压等级有指导意义．同时，输电线路输送电力的能力与电力系统稳定性密切相关，研究学者较多将等面积准则应用于电力系统稳定性的研究中。

1特高压架空输电线路放线的重点以及主要特征特征一：该项技术是特高压架空输电线路中使用频率最广泛的操作方式，可以有效保障线路施工的安全性与稳定性，也可以加快施工整体速度。

特征二：该项技术还可提高施工质量以及速度，降低施工难度。

传统输电线路的架线工作需要人工辅助完成，虽然操作简便，但工作人员在展放导线的过程中会进行拖拽动作，导致导线出现磨损或是损坏问题，降低其使用寿命，同时该种方式施工效率较低。

而张力放线技术主要借助牵引机以及张力机等辅助设备，可以让线路展放时保持张力状态，保证导线的完整性，也加快了导线展放的施工速度。

2铁塔基础本地区电网公司架空输电线路铁塔基础偏心测量难度大，耗时长，亟待调整和优化，其具体表现在:1)预投入高。

施工单位要投入大量的人力进行预试，由于基础中心点偏心定位与基础螺栓中心点偏移验收操作时间长，效率低下，增加了人工成本;2)精确性差。

精确定位基础中心点的偏移单位都是以毫米为单位进行计算，而目前中心点定位均是由手工进行操作，在看尺、划线、计算时容易出现偏差，影响基础中心点的精确度;3)风险较高。

对于基础露高大的情况，测量人员需要站在基础顶面才能进行测量，而测量中心点的时间长，容易造成验收人员高处坠落的人身安全风险;4)效率低下。

良态风场与台风风场下输电塔线体系气弹模型风洞试验

良态风场与台风风场下输电塔线体系气弹模型风洞试验邓洪洲;段成荫;徐海江【摘要】基于文献资料确定了工程所在地区的良态风场和台风风场参数.采用离散刚度法制作了五塔四线输电塔线体系气弹模型,开展了紊流场中多种风速、多个风向角下单塔及塔线体系气弹模型风洞试验.比较了良态风场和台风风场下单塔及塔线体系的风振响应和风振系数.研究结果表明:台风风场下单塔及塔线体系的位移均值和加速度根方差均大于良态风场,试验风速为7 m/s时位移差值分别为20％(单塔)和30％(塔线体系)左右,加速度根方差的差值分别为50％(单塔)和100％(塔线体系)左右;台风风场下输电塔的风振系数比良态风场下大7％以上.因此台风区输电线路设计要注意台风风场的高湍流特性对风振响应和风荷载的放大作用.%Wind field parameters of normal wind field and typhoon wind field were determined in accordance with references.An aeroelastic model of a tower-line system consisted of five towers and four lines was designed with the discrete stiffness method.Then wind tunnel tests at various wind speeds and incident angles were conducted and windinduced response and wind vibration coefficient of the transmission tower and tower-line system were compared.Test results show that mean displacement and RMS acceleration under typhoon wind field are larger than those under normal wind filed.When test wind speed is about 7 m/s,the differences of mean displacement are approximately 20％ for transmission tower and 30％ for the tower-line system,while the differences of RMS acceleration are respectively 50％ and 100％.Wind vibration coefficient under typhoon wind field is more than 7％ larger than that under normal wind field.Thus theinfluence of high turbulence characteristics of typhoon wind field on the magnification of wind-induced response and wind load should be noticed in designing transmission tower-line systems in typhoon regions.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2018(037)008【总页数】6页(P257-262)【关键词】输电塔线体系;台风风场;风洞试验;气弹模型;风振响应【作者】邓洪洲;段成荫;徐海江【作者单位】同济大学建筑工程系,上海200092;同济大学建筑工程系,上海200092;同济大学建筑工程系,上海200092【正文语种】中文【中图分类】TU973.32我国东南沿海地区台风频发，严重威胁着输电线路的安全运行。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

振
动
与
冲
击
第３Ｏ卷第８期
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＶＩＢＲＡＴＯＮＡＮＤＨＯＣＩＳＫ
输电塔气弹模型制作及风雨荷载的相似比研究
唐顺勇，李宏男
（．工程国家重点实验室，１０２２辽宁大连１６２）１０４
收稿日：００— ４— ２修改稿收到日期：１ — ８０期２１０１２００ —９０
第一作者唐顺勇男，硕士，助理工程师，９５年生１８
本文详细介绍了风洞试验中气弹模型的制作方
振动与冲击
２１年第３０１Ｏ卷
法，以及风洞试验中风雨荷载缩尺问题的理论研究，为以后研究风雨荷载对输电塔的影响提供了理论依据。
（．ＣｉａＵｉｄＥｇｎｅｉｏｏａｏＣＣ，ｎｚｏ０２ｈｎ；１ｈｎｎｔｎｉｅｒｇＣｒｒｔｎ（Ｕ）Ｈａｇｈｕ３０２，Ｃｉａｅｎｐｉ１２ｔｔＫｙＬｂｒｔｙｏｏｓｌｎｆｈｒｎｉｅｒｇＤｌｎＵｉｅｓｙｏｅｈｏｇ，ａａ０４Ｃｉａ．ＳａｅａｏａｒｆａｔｄＯｆｏｅＥｇｎｅｉ，ａａｎｖｒｔｆｃｎｌｙＤｌｎ１６２，ｈ）ｅｏＣａａｓｎｉｉＴｏｉ１ｎ
步和环保意识的增强，电力工业作为经济建设和人民生活的支柱产业正发生着巨大的变化 … ，输电塔的建设速度和规模都达到了前所未有的程度，刚建成的高
３０的舟山大跨越塔就是其中一例。输电塔的轻质、７ｍ高柔和阻尼小等特性，使其主要的控制荷载为风荷载，
摘要：以沈阳某５０ｋ０Ｖ高压输电塔为原型，在满足风洞试验相似理论的基础上，介绍了高压输电塔气弹模型的
制作方法。为气弹模型的制作提供了可行的方法。提出了雨荷载的压强计算公式。通过压强缩尺比等于几何缩尺比的关系，首次得到了风洞试验中风雨荷载的缩尺比计算公式。在实际风洞试验时，假设风洞中模拟的雨荷载直径与自然界
风工程的研究方法主要有以下三种：场实测、现风洞试验以及理论计算。由于无法在理论上完善地解决
风振问题，此通过气动弹性模型的风洞试验测定风因
致振动响应仍是目前最常用的方法。要准确评价气Ｊ弹模型的风致振动响应，气弹模型的精确制作是关键。
基金项目：国家自然科学基金重点项目（０３００高等学校学科创新５６８１）；
引智计划（００４Ｂ８１）
参数的缩尺率。陈星烨等以岳阳洞庭湖大桥模型为例，推导了相似判据以及模态参数的相似比。但是目
前对于雨荷载相似问题的研究还鲜见报道。
由于强风雨荷载的作用，输电塔造成的破坏及次生对灾害时常发生。
阻尼等严格相似，介绍了完全气弹模型的制作过程；付国宏等等以杭州瓶窑５０ｋ输电线路为原型，作０Ｖ制了气弹模型并进行了架空输电线路风振试验研究。
模型的高度为１７ｍ，用空心的黄铜管来模拟塔架．３采
的刚度．用轻质的ＡＳ板来模拟外衣．采Ｂ模型的相似参
数见表１所示。
表１模型的相似系数（４Ｈ＝５）
１相似准则
风洞试验的相似性要求一般通过保持模型和原型之间一些对应的由单值条件组合的无量纲参数一致性
０ｉｈｖｌｇｒｎｍｉｓｏｏｅｓｗｓｉｔｏｕｅｆｈｇ — ｏｔｅｔｓｓｉｎｔｗｒａｎｒｄｃｄ．ｍｅｔｇｔｅｓｍｉｒｙｔｅｒｏｉｄｔｎｅｅｔ．Ａｆａｉｌｔｏａａｅｉｈｉｌｉｏｙｆｒｗｎｕｎｌｔｓｎａｔｈｓｅｓｂｅｍｅｈｄ
来得到满足。通过相似准则的量纲分析法，可得出气弹模型风洞试验所要求的相似准则。根据各相似准
Ｔｂ１Ｍｏｅｏｔｅｓｉｒｙｃｅｉｅｔｎ：５ａ．ｄｌｆｈｉｌｉｏｆｃｎ（４）ｍａｔｉ
ｓｍｕａｉｎｉｎｕｎｌｔｓｓｉｌｔｏｎｗｉｄｔｎｅｅｔ．
Ｋｅｒｓａｒｅａｔｄｌｆｒｎｍｉｉｎｔｗｒｉｌｒｔｈｏ；ｗｉｄｒｉｏｄ；ｓａｅｒｔｙｗｏｄ：ｅｏｌｓｉｍｏｅａｓｓｏｏｅ；ｓｍｉｉｙｔｅｒｃｏｔｓａｙｎ —ａｎｌａｃａｉｌｏ
相似准则。
为真实反映输电塔各部位对整体塔架的功力特性
的贡献，于高柔的输电塔结构，掸模对气陔ｊ＿．塔刚度、量等分布相似，是气弹模型设汁０的质这确作
实际上，有些无量钢参数的相似性可能是互不相
近年来，随着国民经济的迅速发展、科学技术的进
梁正平等以向家坝上海的８０ｋ特高压直流线路０Ｖ为例，虑铁塔模型刚度和气动反应两方面的情况，考提出以半刚性模型节段加 “ 型弹簧片的方法制作铁塔ｕ” 弹性模型；韩银全等采用昌西到南昌的５０ｋ０Ｖ输电塔线体系为原型，保证气弹模型与原型塔刚度、质量和
Ａｂｓｒｃ：Ｔａｎ０Ｖｉｈ－ｏｔｇｒｎｍｉｓｏｏｒｉｈｎａｇａｈｒｔｔｐｅ，ｔｅａｒｅａｔｄｌｎｔａｔｋｉｇａ５０ｋｈｇｖｌａｅｔａｓｓｉｎｔｗｅｎＳｅｙｎｓｔｅｐｏｏｙｈｅｏｌｓｉｍｏｅｉｇｃ
尼参数．目前的技术条件而言，对模型进行完全气就要弹模拟是相当困难或是难以实现的，以只能进行部所
分模拟。因此，在输电塔线体系风洞试验中，根据实际情况、验条件以及所要研究问题的性质选取一些至试关重要的相似准则，而放弃一些次要的或难以模拟的
容的，比如Ｒｙｏｓ数和Ｆｏｄｅｎｌｄｒｅ数就是相互矛盾的，ｕ
ｔｅｐｅｓｒｃｌａｉｓｅｕｌｔｈｅｍｅｒｃｌａｉ，ａｆｒｌｏａｃｌｔｇｓａｅｒｔｆｗｉｄｒｉｏｄａｈｒｓｕｅｓａｅｒｔｉｑａｏｔｅｇｏｔｙｓａｅｒｔｏｏｏｍｕａｆｒｃｌｕａｉｃｌａｉｏｎ－ａｎｌａｓｗｓｎｏｐｅｅｔｄｉｉｄｔｎｅｅｔ．Ｉｅａｔａｉｄｔｎｅｅｔ，ｈｉｍｅｅｆｓｌｔｄｒｉｏｄｅｗｉｄｔｎｅａｒｓｎｅｎｗｎｕｎｌｓｓｎｔｃｕｌｎｕｎｌｔｓｓｔｅｄａｔｒｏｍｕａｅａｎｌａｓｉｔｎｕｎｌｓｔｈｗｉｎｈｗｓｐｏｅｏｂｑａｏｔｅｄａｔｒｏｃｕｌｒｉｏｄｎｈｏｄｔｎｔａｅｎｍｂｒｄｎｉｎｓｍｕａｉｎｉｅｕｌｕｐｓｄｔｅｅｕｌｔｈｉｍｅｅｆａｔａａｎｌａｓａｄｔｅｃｎｉｏｈｔｔｕｅｅｓｔｉｉｌｔｓｑａｉｈｙｏｔｈｔｏｃｕｌｒｉｏｄｓａｈｅｅ．Ｔｅｍｅｈｄｉｉｌｏｔａｆａｔａａｎｌａｓｗａｃｉｖｄｈｔｏｓｓｍｐｅ，ａｄｐｏｉｅｈｏｅｉａａｉｏｎ－ｉｏｄｎｒｖｄｓａｔｅｒｔｌｂｓｆｒｗｉｄｒｎｌａｓｃｓａ
则Ｊ既要保证模型与原型的几何相似、，刚度相似，还
要保证模型与原型问的６个无量纲相似参数相等，分别是惯性参数（密度比）Ｓｒｕａ数、、ｔｈｌ弹性参数（ａｃｙｏＣｕｈ数）重力参数（ｒｕｅ数）雷诺数（ｅｎｌｓ）阻、Ｆｏｄ、Ｒｙｏ数和ｄ
Ａｅｏｌｓｉｏｌｆｔａｓｉｓｏｏｒｎｄｓｍｉａｉｙｒｔｏｆｒｗｉｒｉｏｄｒｅａｔｃｍｄｅｉｏｒｎｍｓｉｎｔｗｅｓａｉｌｒｔａｉｏｎｄ－ａｎｌａｓｎｇ
ＴＡＮＧｈｎ）ｎＳｕ一ｔｇ，ＬｎｎｎｏＩＨｏｇ— ａ
基于风雨荷载（风雨）暴作用下输电塔线体系风振响应分析的研究还较少。国内外学者对相似理论方面已经做了大量的研究，是对于雨荷载相似问题的研但究还处于起步阶段。石启印等利用相似理论分析了首都机场新塔台结构气动弹性模型风洞实验的相似准则，到了塔台结构气动弹性模型的相似参数及模型得