大跨越输电塔结构的风振控制研究（可复制毕业论文）.pdf

浙江大学硕卜学位论文大跨越输电塔结构的风振控制研究
摘要
输电铁塔是送电工程中的重要结构,它的安全性受到现代社会的日益关注。
大量风灾、地震灾害表明,输电线路的破坏会导致供电系统的瘫痪,这不仅严重
影响人们的生产建设、生活秩序,而且还会产生火灾等次生灾害,给社会和人民
的生命财产造成严重的后果。因此,确保风荷载、地震荷载作用下输电线路的正
常工作,已成为电力工程与土木工程一个重要的研究课题。
本文以殴江第三跨越直线高塔为工程背景,通过风洞试验和三维有
限元模型、多质点串联模型两种不同的模型研究了输电塔架在风荷载作用下的动
力响应和风振控制。主要工作包括
针对殴江第三跨越直线高塔,采用等代离散刚度法设计了气动弹性风洞试验
模型,进行了悬挂质量摆减振的风洞模型试验。
研究了风荷载的基本特征及风荷载的表达,采用三角级数法模拟了作用在输
电塔架上的多维脉动风荷载。
用有限元法以空间梁一杆一质量单元体系建立了输电塔架的三维有限元模
型。以软件为开发平台,研究了该模型在模拟风荷载作用下时域内
的动力响应,通过与试验数据的对比,验证模型的正确性。
幻将输电塔简化为具有多个质量串联的多自由度模型,用来讨论包括调频质量
阻尼器、粘弹性阻尼器和磁流变阻尼器这三种控制装置的最优参数。
对磁流变阻尼器的半主动控制策略和效果进行了详细的分析计算,得出了一
些有价值的结论。在此基础上提出了一种半主动振动控制装置设计,为工程
提供借鉴意义。
关键词大跨越输电塔风洞试验动力特性风振响应风振控制
时程分析
浙江人学硕学位论文大跨越输电塔结构的风振控制研究
浙江大学硕学位论文大跨越输电塔结构的风振控制研究
第一章绪论
互引言
大跨越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柑架塔,
是跨越江河或深谷的输电线路的支柱。作为重要生命线工程的电力设施,输电塔
系统的破坏会导致供电系统的瘫痪,这不仅严重地影响人们的生产建设、生活秩
序,而且会引发很多次生灾害,给社会和人民生命财产造成严重的后果。然而在
我国,输电塔系统的破坏情况还是较严重的,输电塔被风吹倒之事,几乎每年都
有发生。在年和年,我国高压线路连续两次发生倒塔事故
造成很大影响。因此,确保风荷载、地震荷载作用下输电线路的正常工作,己成
为电力工程与土木工程界一个重要的研究课题,并引起了国内外研究者的极大注
意。
对于包括输电塔在内的高耸结构来说,其高柔特性使得它对水平荷载尤其敏
感。风荷载和地震作用是高耸结构的主要动力荷载,在强风或地震作用下,结
构产生剧烈振荡,引起构件断裂或留下残余变形,整个结构也有可能被风吹倒或
地震震倒。风荷载对高耸结构的影响更大,风荷载的影响可从风速功率谱分析中
得到,风的卓越周期一般在之间,当高耸结构的自振频率接近风的卓
越频率时,风荷载的影响就越显著,高耸结构的自振频率在之间,
即自振周期为之间,风荷载的影响非常显著而地震谱密度的扩展范围
为周期若干秒到之间,卓越周期为左右,与高耸结构自振频率相差很
多。强风引起的灾害显而易见,但长期的、频繁的弱风作用也不能忽视,它使高
耸结构某些部位产生疲劳,久而久之导致破坏、失稳甚至倒塌地震灾害对高耸
结构仅局限于某些地带,也没有象风那样频繁,尽管大地震的破坏性很大,损失
更为惨重,但是风灾的破坏总体上还是占多数。
现代高耸结构包括输电塔,愈来愈向高柔方向发展,风振控制显得更加迫切,
也更加重要。传统的结构抗风设计方法是利用自身的能力来耗散振动能量,如加
大构件的截面尺寸或提高材料的强度等级等。这一方法,既不经济,又存在较大
问题。目前,结构振动控制是解决这一问题的有效方法,国内外已经开展了输电
塔的减振研究,但主要是采用调频质量阻尼器装置,其它各类减振手
浙江大学硕】二学位论文人跨越输电塔结构的风振控制研究
段和装置的应用研究尚待开展。木文主要就几种控制装置的参数和控制效果进行
对比研究,并提出一种合理的控制装置设计。
互输电塔的风振响应
大跨越输电铁塔在输电工程中处于极其重要的地位。风荷载是铁塔的主要荷
载,结构应力的是风荷载引起的,特别是在强台风地区,大风暴对结
构的不利影响以及由于风速脉动而产生的风振效应显得尤为突出,动力风效应分
析的正确性和精度将关系到高耸结构设计的合理和安全。而动力风荷载需要通
过理论分析和实验的方法,根据风特性、结构自振特性以及风和结构相互作用的
气动性能等三方面的参数才一能加以确定。
风对输电塔的作用由于风这种自然现象的不确定性及各构件间的构造关系、
构件本身的力学特性的多样性而显得非常复杂。年,首先将统计
学的概念应用于工程结构