复合材料杆塔结构及塔线体系动力响应研究

发布时间：2019-10-03 07:01

【摘要】：输电杆塔是电力输电系统中的重要组成部分,是高负荷电能输送的载体,也是重要的生命线工程结构。相比一般的土木工程结构,它兼具塔状高耸结构和大跨度结构的共同特点,如塔体结构高、跨距大、柔性强等,其中最显著的特点是它是由导线连接各个输电塔组成的延绵不断的连续体,对风、覆冰等灾害荷载反应敏感,容易在灾害荷载下发生破坏与倒塌现象。复合材料是新兴材料,用于输电杆塔上的实例较少,国内研究尚处于初级阶段。因此,对复合材料杆塔及塔线体系的动力响应分析具有重大意义。本文总结了复合输电杆塔的应用研究现状、输电塔线体系的动力响应研究现状。以某复合材料输电杆塔为研究对象,建立了三维有限元模型。根据悬链线方程得到了模拟输电塔导线的空间位形曲线表达式,通过编制命令流,并选择合理的单元对导线进行合理模拟,进而建立了更为精细化的三塔两线输电体系空间有限元模型。对单塔和塔线体系模型进行动力特性分析,分析导线对塔体振动周期的影响。根据输电杆塔及塔线体系体系在风场中的结构几何特征,选用沿高度变化的Kaimal风速谱,采用谐波叠加法模拟了输电杆塔风速时程,并将模拟的脉动风速功率谱与目标功率谱对比,说明模拟的风速时程是准确可靠的,之后用Newmark-β法对输电塔线体系进行风振响应时程计算及分析,得到节点位移、速度、加速度、轴力、弯矩响应,并和单塔响应做对比,得出对工程有益的结论。对复合杆塔及塔线体系进行脱冰振动分析,对比研究分析不同覆冰质量和不同阻尼对输电塔线体系的影响,包括对导线跨中的位移、应力,边塔和中塔的横担应力、位移、剪力、弯矩等,从而分析塔线体系脱冰后的振动特性,为复合输电杆塔线路设计提供一定理论依据。
【图文】：

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图 1-1 南加州爱迪生公司建造的 115kV 复合输电杆5kV Composite transmission tower built by Southern California Edi图1-2 运行中的69kV复合输电杆Fig.1-2 69kV composite transmission tower in operation拿大复合材料也早已开始开发应用，比如 RS 新型材料格的复合材料杆塔，如图 1-3 所示，这种塔不仅重量轻nia Edison 公司在它们的“未来电路”项目中应用了这种

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图 1-1 南加州爱迪生公司建造的 115kV 复合输电杆Fig.1-1 115kV Composite transmission tower built by Southern California Edison company图1-2 运行中的69kV复合输电杆Fig.1-2 69kV composite transmission tower in operation此外，，在加拿大复合材料也早已开始开发应用，比如 RS 新型材料技术公司，该公司设计了有独特风格的复合材料杆塔，如图 1-3 所示，这种塔不仅重量轻，而且便于安装。Southern California Edison 公司在它们的“未来电路”项目中应用了这种杆塔，和常规的复合材料相比，具有强度更大、耐冲击力更强等优势。图1-3 RS公司生产的复合电杆Fig.1-3 Composite transmission tower produced by RS company
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU311.3

【参考文献】