特高压输电塔气弹模型风洞试验研究

第38卷第5期2010年5月

同济大学学报(自然科学版)

JO URNAL OF TON GJI UNIVERSITY(NATURAL SCIEN CE)Vol.38No .5 May 2010

文章编号:0253-374X(2010)05-0673-06DO I :10.3969/j.issn.0253-374x.2010.05.008

收稿日期:2009-03-04

基金项目:福建省电力公司科研项目(科2007-45)

作者简介:邓洪洲(1960 ),男,教授,博士生导师,工学博士.主要研究方向为高耸结构抗风、输电塔结构优化设计.

E -mail:Denghongzh ou @on

特高压输电塔气弹模型风洞试验研究

邓洪洲1,司瑞娟1,胡晓依1,陈 强2

(1.同济大学建筑工程系,上海200092; 2.福建省电力勘测设计院,福建福州350003)

摘要:为进一步了解特高压输电塔风振响应的特点,以正在建设的淮南-上海1000kV 特高压线路中的一基双回路直线塔为原型,采用离散刚度法制作了输电塔气弹模型,进行了输电塔在紊流场中不同风速、不同风攻角下的气弹模型风洞试验.试验结果表明:输电塔模型的响应随风速的增大而增大;位移响应受风攻角的影响比较明显,在15 风时位移响应最大;各试验工况下,输电塔模型横风向的振动比较显著,X 向和Y 向的加速度响应处于同一量级且数值比较接近;Y 向的加速度响应在0 风时最大,X 向的加速度响应在90 风时最大,但任何工况下,输电塔X 向的加速度响应均大于Y 向的加速度响应.

关键词:特高压;输电塔;风洞试验;气弹模型;风振响应中图分类号:T B 123;T U 317+.1

文献标识码:A

Wind Tunnel Test on Ae roelastic Model of UHV Latticed Transmission Tower

DENG Hon gzhou 1

,SI Ruijuan 1

,HU Xia oy i 1

,CHEN Qiang

2

(1.Depa rtment o f Building Engineering,T ongji Unive rsity,Sha nghai

200092,China ;

2.Fujian Elec tronic Pow er Survey a nd De sign

Institute,Fuzho u 350003,C hina )

Abstract :An aeroela stic model was designed with discrete stiffness method to investigate the wind -induced response of

ultra -hith voltage (UHV )transmission tower.Prototype structure is a typical suspension tower,a part of 1000kV UHV double -circuit transmission line from Huainan to Shanghai.Wind tunnel test on the m odel wa s conducted with different wind speeds and wind directions in a turbulent flow.Test results show that wind -induced response of the model increases with the wind speed,displacement reaches maximum at 15 wind angle of attack,the vibration response of X -direction is c lose to that of Y -direction and the transverse response is evident.And acc eleration response on the Y -direction reac hes the maximum at 0 wind angle of attack,while X -direction reac hes the m aximum at 90 wind angle of

at tac k,but for all c ases acceleration root mean square(RMS)of X -direc t ion is more evident than that of Y -direction.Key wo rds :ultra -high voltage(UHV );transmission tower;wind tunnel test;aeroela stic model;wind -induc ed response

特高压输电线路在中国已进入建设期.正在建设中的淮南-上海1000kV 特高压双回路输电线路塔高一般都在100m 以上,塔体更高,横担较通常的500kV 输电塔架几乎长一倍,塔体结构形式和受力特点与传统塔型有本质的不同,风振响应也更加明显.此外,该线路拟全部采用钢管塔,而钢管构件

本身对风致振动的敏感性使得本就存在气动弹性作用的输电塔在风荷载下的动力响应更为复杂.针对1000kV 特高压双回路钢管塔的理论和试验研究目前亦鲜有相关研究文献.因此对1000kV 特高压双回路钢管塔的风振响应开展相应的理论和试验研究显得非常紧迫和必要.

风荷载是特高压双回路塔的主要荷载,动力风效应分析的正确性直接影响到结构的安全性与合理性.然而,风荷载本身的复杂性、结构和来流风间的耦合作用等问题使得输电塔结构的风振响应计算在理论上无法得到完善的解决.迄今,通过风洞试验研究输电塔结构的风振特性仍是较为直接有效的手段.Ballio [1]

和Glanv ile

[2]

对钢管塔架进行的风振实

测表明,该类结构横风向的风振力略大于顺风向.国内外现有文献[3-5]的研究结果也指出,强风作用下格构式塔架横风向与顺风向风振响应相当.而在

现行的输电塔设计中,对风荷载作用仍是以结构的一阶振型为基础进行其顺风向的风振计算来考虑.针对江阴大跨越输电塔线体系的研究表明[6]

,塔线耦合作用对顺风向的加速度响应影响较小.因此对