(免费)基于完全气弹模型风洞试验输电塔风荷载识别
大跨度三塔斜拉桥超长加劲平行斜拉索气弹模型风洞试验研究
本刊特稿大跨度三塔斜拉桥超长加劲平行斜拉索气弹模型风洞试验研究陈强1，华旭刚2，冯丛3，陈野3，张艳梅3（1.浩吉铁路股份有限公司科技信息部，北京100073；2.湖南大学土木工程学院，湖南长沙410082；3.浩吉铁路股份有限公司工程管理部，北京100073）摘要：为增加洞庭湖大桥（三塔斜拉桥）的中塔刚度，采用4组超长平行加劲斜拉索连接中塔顶部和边塔桥面中横梁部位。
根据桥址处风场特性，结合超长加劲斜拉索的基本参数，分析超长加劲斜拉索的尾流驰振检验风速及风雨振制振最小阻尼比（不小于3.8%）。
设计制作1∶60缩尺模型，分别对模型索和实桥索开展非线性有限元计算及动力特性参数测试，结果证明二者相似性良好。
超长加劲斜拉索尾流驰振风洞试验结果表明，在-25º～25º风攻角时，超长加劲平行斜拉索的下游拉索均发生大幅度尾流驰振现象，且尾流驰振发生风速（最低为29.0m/s）均低于相应的驰振检验风速（51.3m/s）。
为消除超长加劲斜拉索尾流驰振效应，除采用螺纹状拉索表面、设置外阻尼器使各拉索3Hz以下模态的阻尼比大于0.4%（按Scruton数大于10的准则）外，尚需辅助安装一定数量刚性或柔性分割器以消除尾流驰振效应。
气弹模型制振风洞试验表明，当1组加劲平行索的2根拉索（上、下游各1根）之间设置3道分隔器（刚性或柔性）时，下游超长加劲斜拉索在检验风速内均未观察到尾流驰振现象。
基于风洞试验成果及时完善超长斜拉索的制振措施设计，增设3个刚性分隔器，有效消除了加劲斜拉索的尾流驰振效应。
经过1年8个月各种环境下的安全运营，有效验证了刚性分割器措施的有效性。
关键词：超长加劲斜拉索；尾流驰振；风洞试验；有限元分析；制振措施中图分类号：U446文献标识码：A文章编号：1001-683X（2021）09-0110-08 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2021.09.1100引言细长拉索为频率低、质量轻、阻尼小的柔性结构，在桥梁正常使用阶段，极易产生各种不同形式的风致振动［1］，如涡激共振、紊流引起的抖振、风雨振动、参数共振、经典驰振等［2-4］。
输电塔塔线体系风振响应分析
随着社会经济 的发展 ， 电力的需求大大增加 ， 对 电
力工业 也 得 到 了迅 速发 展 ， 年 来 ， 造 了 大量 的输 电 近 建 塔 。输 电塔结 构 具 有 轻 质 、 柔 、 阻 尼 的 特 性 ， 高 小 自振 频 率低 ， 此 对 风 荷 载 的作 用 比较 敏 感 ， 强 风 作 用 因 在
（ ） 导线 ：Ｇ １ Ｌ Ｊ一６ ０ ５， ３ ／ 自重 ２ ０ ｇ ｍ， 径 ．６ｋ／ 外
图 １ 输 电塔线体 系 Ａ Ｓ Ｓ模型 ＮＹ
Ｆ ｇ １ ＡＮ ＹＳ ｍｏ ｅ ｏ ａ ｓ ｓ ｉｎ ｔｗ ｒｌ ｅ ｓ ｓｅ ｉ． Ｓ ｄ ｌ ｆ ｒ ｎ ｍｉｓ ｏ ｅ —ｉ ｙ ｔ ｍ ｔ ｏ ｎ
振
第３ ０卷第 ７期
动
与
冲
击
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＢＲＡ￣ ＯＮ ＡＮＤ ＨＯＣＫ Ｓ
输 电 塔 塔 线 体 系 风 振 响 应 分 析
谢华平 ，何敏娟
（ ．湘潭大学 土木工程 与力 学学 院 ， １ 湘潭 ４ １０ ； ．同济大学 建筑工程系 ， １ １５ ２ 上海 ２０ ９ ） ０ ０ ２
月“ 娜 ”台 风 在 浙 江 登 陆 ， 坏 的 输 电 线 路 达 到 云 损 ３３２ｋ ２０ ４ ｍ；０５年 ４月 ， 于 江 苏 盯 胎 的 同 塔 双 回路 位
Ｄ ｖｎｏ 、 ｏ ｅ 等学者 Ｉ 对频域分 析方法进行 了 ａｅｐｒ Ｈ ｌ ｓ ｔ ｍ ９ 研究 ， 郭勇、 孙炳楠等 。 。 用频域方法分析了大跨越输电
ｗｉｈ ｕ ｈ ｓ ｏ ｄｓｗｅ ｅ ａ ａ ｙ ｅ ｔ ｏ ｔｔ ｏ ｅ ｌ ａ ｒ ｒｎ ；ｔａ ｓ ｓｉ ｎ ｔｗｅ － ｎ ｙ ｔｍ ；ｄ ｎ ｍｉ ｃ ａａ ｔｒ ｔ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ： ｉ ｄ ｅ ｇｎ ｅ ｇ ｒ ｎ ｍｉｓ ｏ ｒｌ ｅ ｓ ｓｅ ｉ ｏ ｉ ｙ ａ ｃ ｈ ｒ ｃｅ ｉ ｉ ；ｗｉ ｄ ｉ ｄ ｃ ｄ ｒ ｓ ｏ ｓ ｓｅ ｎ — ｕ ｅ ｅ ｐ ｎ ｅ ｎ
B类风场与台风风场下输电塔的风振响应和风振系数
B类风场与台风风场下输电塔的风振响应和风振系数楼文娟;夏亮;蒋莹;金晓华;王振华【摘要】为研究常规B类风场与台风风场下输电塔的风振响应差异,以沿海地区某四回路角钢输电塔为原型建立了有限元模型,采用谐波叠加法生成两类风场下的风速时程,并在时域内进行了输电塔风振响应和风振系数的数值分析.结果表明:台风风场的高湍流特性导致其作用时各测点的顺风向风振响应均大于B类风场下的对应值.两类风场下,输电塔的风振系数比值约为1.25.因此,台风多发地区的输电塔设计必须考虑台风高湍流引起的动力风荷载增大效应.此外还进行了气弹模型风洞试验,以研究不同风速下的气动响应和风振系数,并将试验结果与理论计算进行了分析比较,验证了数值分析的适用性.%A numerical analysis on the wind-induced response of a four-circuit angle-steel transmission tower under conventional terrain B wind field and typhoon wind field was performed. A FEM model was established, and the dynamic response was calculated under a fluctuating wind field simulated by using harmonic wave superimposing method. Based on data of numerical analysis, wind-induced responses under each wind field were discussed. Essential conclusions are as follows; high turbulence and strong variability of typhoon wind field have great influence on the response of transmission towers. The RMS of acceleration under typhoon wind field is larger than that under terrain B wind field. Under the two types of wind fields, the average ratio of wind load factor is about 1.25. Therefore, the design of transmission towers in typhoon-prone areas should take the fluctuating wind load magnification effect into consideration. Furthermore, the wind tunnel test on anaeroelastic model of the transmission tower was performed to study its wind-induced responses under different velocity. The test results were compared with theoretical values and the accuracy of the numerical analysis was verified.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2013(032)006【总页数】5页(P13-17)【关键词】输电塔;数值分析;风振响应;风振系数;台风风场【作者】楼文娟;夏亮;蒋莹;金晓华;王振华【作者单位】广东省电力设计研究院,广州510663【正文语种】中文【中图分类】TU973.32我国东南沿海为台风多发地区，台风风场的高湍流度、强离散性和强变异性等特征将产生与良态风作用下不同的复杂风振效应，而现行规范尚未涉及台风作用下输电塔风荷载的具体规定。
格构式输电塔风荷载作用研究现状综述
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 １ ９ ５ ２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
大跨越输电塔线体系风振响应频域分析及风振控制
∞ 如∞如∞如∞如∞如０ －２４００－１８００．１２００－６００ ０ ６００ １２００ １８００ ２４００
水平档距／ｍ 圈３塔顶位移影响线 Ｆｉｇ．３ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ Ｉｉｎｅ ｏｆ ｔｏｗｅｒ
７００
６００
５００
董４００
摧３００
２００
ｌｏｏ
０ －２４００．１８００．１２００一６００
图２悬吊摆系统 Ｆｉｇ．２ Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｍａｓｓ ｐｅｎｄｕｌｕｍ ｓｙｓｔｅｍ
悬吊摆系统的运动方程为：
Ｍｐ二ｃ（ｔ）十Ｃｐ主（￡）＋Ｋｐｚ（￡）＝Ｐ（ｔ）
（４）
式中：Ｃ口是悬吊摆系统的阻尼阵，应包含塔线体系的
结构阻尼和气动阻尼，体系的气动阻尼可以根据单位
周期内悬吊摆系统能量的耗散率进行计算［７］。Ｍｐ、Ｋ
第２７卷第３期 ２００９年０６月
空气动力学学报 ＡＣＴＡ ＡＥＲＯＤＹＮＡＭＩＣＡ ＳＩＮＩＣＡ
文章编号：０２５８—１８２５（２００９｝０３—０２８８—０８
Ｖ０１．２７．Ｎｏ．３ Ｊｕｒｌ．，２００９
大跨越输电塔线体系风振响应频域分析及风振控制
郭 勇１，孙炳楠２”，叶 尹１，楼文娟２，沈国辉２
（１．浙江省电力设计院，浙江杭州 ３１００１４；２．浙江大学．浙江杭州３１００２７， ３．浙江大学宁波理工学院，浙江宁波 ３１５１００）
定义顺导线向为ｚ向，垂直导线向为ｙ向，大跨 越工程整体为三跨四基塔结构。建立塔线体系的力 学模型时，两端耐张塔可视为固定端，跨越塔、悬挂绝 缘子和输电线分别采用动力等效的梁单元、空间杆单 元与悬链线索单元Ｄ３进行模拟。全部塔线体系的空 间有限元模型共有１８２个单元、１８１个节点，其中每
【国家自然科学基金】_风致动力响应_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
科研热词 推荐指数 风洞试验 4 风荷载 3 风致响应 3 风致振动 2 阵风响应因子 2 输电塔-线体系 2 超高层建筑 2 响应谱 2 动力特性 2 高频底座力天平 1 风致振动控制 1 风致动力响应 1 风效应系数 1 风振响应 1 风振 1 风场模拟 1 雷暴冲击风 1 锁定区域 1 输电塔线体系 1 调谐质量阻尼器 1 覆冰计算模型 1 西塔 1 自锚式悬索桥 1 索网 1 特高压 1 涡激共振 1 流固耦合 1 气动弹性模型 1 本征正交分解 1 最优化 1 时频分析 1 时程分析 1 新型杂交结构 1 数值模拟 1 张拉索膜结构 1 希尔伯特-黄变换 1 小波变换 1 大跨屋盖 1 多塔结构 1 块lanczos方法 1 圆柱型桥塔 1 圆拱顶屋盖风致响应 1 台风 1 动力响应 1 加速度减振系数 1 几何刚度时变性 1 傅立叶变换 1 位移减振系数 1 优化参数 1 主缆振动形态 1 主动多重调谐质量阻尼器(amtmd) 1
推荐指数 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
输电线横风向动张力理论分析与试验研究
输电线横风向动张力理论分析与试验研究汪伟;孙成丽;汪睿【摘要】输电线路是典型的风敏感结构,强风作用下输电线产生较大抖振响应,在其端部引起的弦向动张力,是线路支撑杆塔结构设计的重要因素.文章基于随机振动理论和索结构力学,研究了架空导线风振响应的解析计算方法.将静力平衡状态的动力响应分为背景响应和共振响应,其中背景响应通过影响线函数进行计算.并通过标准气弹模型风洞试验,对上述理论模型进行了校验.结果表明:背景响应所占比例很大,而且各响应都随着风速的增大而增大,同时表明了理论模型的相对准确性.【期刊名称】《建材世界》【年(卷),期】2018(039)006【总页数】4页(P84-87)【关键词】输电线;动张力;背景响应;气弹模型风洞试验【作者】汪伟;孙成丽;汪睿【作者单位】武汉理工大学土木工程与建筑学院,武汉430070;武汉理工大学理学院,武汉430070;武汉地铁集团有限公司,武汉430035【正文语种】中文由于架空输电线缆空间跨距大、截面小、自身轻柔、且结构阻尼小，因此成为了一类典型的风敏感结构。
在风工程领域中，一般将风荷载可以看作两部分的组合，分别为平均风和脉动风，平均风周期长，而脉动风周期很短。
并且把平均风的作用看成静荷载，把脉动风的作用看成动荷载。
在各种风振响应中，由脉动风引起的导线的抖振响应是抗风设计的关键。
导线风致响应可以分为静风荷载作用下的静力响应和静平衡状态处脉动风引起的动力响应。
在较高的风速下，导线平面的静力变形和风偏非常显著，这也使得导线张力从初始状态发生了相当大的变化，从而导致了系统动力特性的变化。
Irvine[1]最先系统地开展了柔性索结构的理论分析，详细阐述了两端固定索的静、动力特征及响应的计算方法。
国内学者马星等[2]利用Irvine的理论解析解，建立起输电塔线线性体系的耦合振动方程。
Wang等[3]给出了输电线风振响应的理论计算方法，指出了平均风偏的非线性静力状态及气动阻尼对输电线三维动张力的影响尤为重要。
【国家自然科学基金】_节段模型风洞试验_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140730
科研热词 风洞试验 驰振 涡激共振 三分力系数 风致振动 颤振稳定性 颤振 自锚式悬索桥 气动干扰 悬索桥 双幅桥面 h型吊杆 风障 风振响应 颤振导数 频谱 静风稳定 输电塔线体系 苏通大桥 节段模型试验 节段模型 腹板开孔 经验模态分解方法 细长结构 特高压 特征紊流 涡振控制 测压法 测力法 气动措施 气动弹性模型 气动导纳 桥梁工程 桁架加劲梁 来流紊流 斜拉索 抖振力 导流板 大跨度桥梁 参数识别 动力特性 亮化灯具 主缆振动形态 中央开槽
推荐指数 10 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51
推荐指数 7 4 3 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
基于高频动态天平试验的特高压输电塔风荷载谱研究
摘要特高压输电塔作为一种高柔且风敏感性极强的结构，其风效应成为控制结构安全性的主要因素，而风荷载谱作为风效应中的前提条件，在现有的研究中仍存在较大不确定性。
当仅考虑结构一阶振型影响且假定一阶振型是线性时，高频测力天平试验得到的刚性模型基底弯矩即是该方向上的一阶广义荷载。
对于输电塔这种高耸柔性结构的风振响应一般仅考虑一阶振型的影响，且当模型刚度较大时基本可以满足一阶线性振型的假定，因此可以通过高频动态天平风洞试验得到输电塔的风荷载谱。
本文以某±800千伏特高压输电塔为对象，结合3D打印技术设计了高精度的输电塔模型，在B类地貌湍流风场中完成了逐段截短的全塔和塔段的高平动态天平试验，并对湍流流场中的典型塔段三分力系数和风荷载谱进行了研究，主要工作及结论如下：①输电塔精细风洞试验模型设计与制作。
基于3D打印技术和线切割加工技术，分别对输电塔风洞试验模型的节点和构件进行精加工，制作了外形严格几何相似的输电塔风洞试验模型。
模型实测结果表明该模型刚度较大，可以满足高频动态天平试验的要求。
②为考虑输电塔段上下相邻塔段的影响，通过逐段截短的方式自上而下逐步完成不同高度的塔段天平试验，并基于三分力系数公式分别计算了不同工况时湍流流场中的不同塔段的三分力系数。
结果表明塔头及塔脚以及与之毗邻的格构层具有较高的体型系数；随风向角的增加，升力系数呈逐渐递增趋势；阻力系数呈现抛物线型趋势，在15°时最大；升力均方根系数随着角度增加成线型趋势单调递增；阻力均方根系数呈现出较小程度的先增后减趋势，在15°及30°存在系数最大值；塔头与塔身连接处以及塔脚与塔身连接处格构层存在较大的扭转。
③由于模型与天平组成的系统不是完全刚性，天平测得的弯矩谱存在较为明显的共振影响，通过推导滤波公式将该共振影响过滤。
进一步根据Davenport脉动风速功率谱统一公式拟合相应参数得到风洞风场的风速谱，再根据天平试验所得荷载谱及弯矩谱进与基于准定常假定的风速谱与荷载谱关系拟合广义荷载谱公式，并得到转换函数的拟合公式。
典型输电塔塔头风力特性试验研究
２０ 年 ｌ ０８ Ｏ月
振 动 工 程 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｉｒ ｔｏ ｇｎ ｅ ｉ ｇ ｏ ｒ ａ ｆＶ ｂ ａ ｉｎ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ
Ｖ ｏ１ ２１Ｎ ｏ．５ ．
Ｏｃ ． ０ ８ ｔ２ ０
典 型 输 电塔 塔 头 风 力特 性 试 验 研 究
张庆 华 ， 顾 明 ， 黄 鹏
（ 同济 大 学 土 木 工 程 防灾 国 家 重 点 实 验 室 ， 海 ２ ０ ９ ） 上 ０ ０ ２
摘 要 ： 用 高 频测 力 天 平 技 术 ， 两 种 典 型 格 构 式 输 电 塔 塔 头 模 型 进 行 了不 同紊 流 度 下 的风 洞 试 验 ， 到 了结 构 各 应 对 得 个 方 向受 到 的 风 力 系 数 的 平 均值 和 根方 差 。 讨 论 了风 力 系 数 随 风 向 的变 化 规 律 ， 以及 紊 流 度 和塔 头外 形 对 风 力 的 影 响 。结 果 表 明 ， 种输 电塔 塔 头 的平 均 风 力 以顺 风 向 风 力 为 主 ， 两 而顺 、 风 向和 扭 矩 向脉 动风 力 都 较大 ； 流 场 对 横 紊
流紊 流 激励 ， 风 向力 谱 可能 存 在 复 杂 的激 励 机 制 ， 转 力 谱 是 典 型 的宽 频 谱 ， 流 紊 流 与 涡 脱 激 励 是 产 生 扭 转 力 横 扭 来
的 主要 原 因 。
关 键 词 ： 构 式输 电塔 ； 洞 试 验 ； 频 动 态测 力 天 平 ；风力 系数 ； 关 性 ；功 率 谱 格 风 高 相
塔 头模型平均力 系数影响很小 ， 基本 可以忽略 。相关 性分析表 明， 塔头结构顺一 顺一 横、 扭风 向脉动风力 的相 关性很