输电塔—线结构体系振动响应研究综述
第３６卷第２２期 ２ ０ １ ０年８月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲ１ Ｖ０１．３６ Ｎｏ．２２ Ａｕｇ．２０１０ ・７７・
文章编号：１００９ ６８２５｛２０１０）２２—００７７—０２
输电塔一线结构体系振动响应研究综述
谢刘 王军 黄高琼
摘要：介绍了输电塔线体系振动的基本特点，并对塔线体系振动响应的理论和试验研究进展进行了综合论述，重点阐 述了考虑输电塔线体系耦联作用下的体系设计及振动响应、试验研究成果以及减振控制方法，提出了今后应重点解决的
问题。 关键词：输电塔线体系，塔线耦联，风振反应，风洞试验，风振控制
中图分类号：ＴＵ３９９ 文献标识码：Ａ
高压输电塔一线体系是高负荷电能输送的载体，是重要的生
命线工程。通常情况下，输电塔一线体系对地震和风、导线浮冰
等环境荷载的反应敏感，容易发生振动疲劳损伤和极端条件下的
动态倒塌破坏，它的破坏会导致供电系统的瘫痪，极大地影响人
们的生活秩序、生产建设和抗震救灾工作＿１ｊ。目前国内很多学者
对输电塔线体系的耦合振动进行了多方面的研究，对输电塔在地
震、风载及雷暴冲击风等动力荷载作用下的结构响应分析，同时
也对一些具体情况如绝缘子断裂、覆冰输电塔等进行研究，对高
压输电塔的设计提供了可供参考的简化计算方法。与此同时，国
内外也已开展了一些输电塔线体系的减振研究，但主要是采用调
频质量阻尼器（ＴＭＤ）装置及ＭＲ阻尼器，其他各类减振手段和装
置的应用研究尚待开展。
１理论研究
输电塔一线体系是由高耸的杆塔结构和导线连接组成的一
种高柔度结构，可归结为张力索塔结构。在地震、风、雨和浮冰等
环境荷载作用下，结构动力反应表现为明显的随机性和几何非线
性特征。目前，国内外学者主要从结构动力响应分析、塔线耦联 作用和结构设计等方面研究输电塔一线体系响应机理。
．田利、李宏男等＿２Ｊ基于大跨越输电塔线体系这样复杂的空间
耦联体系，体系自由度庞大，输电塔的高柔特性和导（地）线具有
强几何非线性，并且导（地）线找形计算复杂的特点，针对不同场
地类型提出了考虑导线影响的跨度界限值，并提出了高压输电塔 线耦联体系的简化抗震计算方法。
王昕、楼文娟和徐伟等 Ｊ基于Ｃｈｅｎ和Ｌｅｔｃｈｆｏｒｄ的冲击风风
场模型和准定常假设，提出了作用于输电塔的雷暴移动冲击风风
荷载模型。对某一实际工程中的典型输电塔结构建立空间有限 元模型，分析冲击风风荷载对输电塔的作用特性，得到了冲击风
作用过程中输电塔总体风荷载随时间变化，并出现作用方向基本
相反的两个峰值。 邓洪洲、司瑞娟等ｌ４ Ｊ针对特高压大跨越输电塔跨越档距大、 塔体高且负荷重的特点，从材料选取、导线排列方式、结构动力特
性以及风振响应等几个方面对１ ０００ ｋＶ特高压双回路跨越输电
塔进行分析，总结了所研究塔形的动力特点，对其风振系数进行
了计算和讨论，并根据动力特性分析提出了结构设计中风振系数
的取值方法。 沈国辉等＿５ Ｊ以某大跨越输电塔为例，输电线路中的绝缘子由
于外界多种因素作用可能会发生断裂，致使导线跌落，在导线下
落过程中将对输电线路产生持续的动力冲击作用，采用有限元方
法建立了塔线模型，并对导线的跌落过程进行模拟。直线跨越塔
的有限元模型见图１。
图１ 直线跨越塔的有限元模型 ２试验研究
高压输电塔的动力响应的试验研究还不多，是近年来才开展
起来的，主要包括地震模拟振动台试验、风洞试验和现场实测等
研究手段。 李宏男等＿６Ｊ进行的输电塔一线体系模拟地震振动台试验，选
用具有不同代表性的地震动作为输入，模拟了不同场地条件下导
线对输电塔侧向和纵向振动地震反应的影响程度。试验模拟在 验证理论计算模型、导线对输电塔地震反应的影响以及理论计算
结果的合理等方面取得了理想的试验效果。
Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｌａｎ ｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔａｌｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ
ＬＩＮ Ｓｈｕ－ｙｉ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｔｗｏ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｗｉｔｈ ｐｌａｎ ｉｒｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ ａｎｄ ｐｌａｎ ｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ ｗｅｒｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｅｄ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｔｗｏ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ
ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｅａｃｈ ｏｔｈｅｒ．Ｉｔ ｉｓ ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔａｌｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｗｉｔｈ ｒｅｇｕｌａｒ ｐｌａｎ ｈａｓ ｍｏｒｅ ｕｎｉｆｏｒｍ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｆｏｒｃｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ
ｌｏａｄｓ，ｉｔｓ ｔｏｒｓｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｉｓ ｓｍａｌｌｅｒ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｓ ｍｏｒｅ ｓｅｃｕｒｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔａｌｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇ，ｐｌａｎ ｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｐｌａｎ
收稿日期：２０１０—０４—０４ 作者简介：谢刘（１９８５一），男，工程师，６３６８０部队司令部工程处，江苏江阴２１４４３１
王军（１９８３一），男，助理工程师，上海ＡＣＯ原构设计咨询有限公司，上海２０００００ 黄高琼（１９８４一），男，重庆后勤工程学院建筑工程系硕士研究生，重庆
４０００００ ．７８． 常年￣ｇ ２８２月Ｎ 山 西建筑
同济大学邓洪洲教授等人＿７ Ｊ，曾在国家重点实验室风工程馆
ＴＪ一３边界层风洞进行了江阴大跨越输电塔线体系气弹模型风洞
试验，用自由振动法测得单塔和塔线体系的自振频率和阻尼比，
并进行了多个风速下单塔、塔线体系在均匀流场和紊流场中的风 洞试验。
张庆华、顾明、黄鹏等ｌ８ Ｊ应用高频测力天平技术，对两种典型
格构式输电塔塔头模型进行了不同紊流度下的风洞试验，得到了
结构各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，两种输电塔塔头的平均风力以顺风向风力为主，而顺、
横风向和扭矩向脉动风力都较大；紊流场对塔头模型平均力系数
影响很小，基本可以忽略。
３减振研究
输电塔线体系由于导线与输电塔的相互作用，形成了复杂的
空间耦联振动体系，其在强风作用下的动力反应较为显著，采取
有效的措施减小输电塔线体系的风致灾害已经引起工程界的广 泛重视。 陈亦等＿９ Ｊ以江阴长江大跨越输电线路塔为工程背景，采用多
个ＭＴＭＤ和粘弹性阻尼器（ＶＥＤ）对主塔架进行联合控制。计算
表明，输电线路塔在ＭＴＭＤ和ＶＥＤ联合控制下，减振效果良好，
ＶＥＤ的耗能效果显著且稳定，而ＭＴＭＤ在选取合适的阻尼比和 自振频率时也能起到明显的制振作用。
瞿伟廉等＿１ ０＿以合肥翡翠电视塔为工程背景，研究ＭＲ智能 阻尼器对电视塔结构风振反应的控制效果。计算实例结果分析
表明：ＭＲ智能阻尼器是高耸电视塔结构风振反应的一种十分有
效的半主动控制装置，两种控制策略都能起到很好的控制效果；
对结构位移的控制效果随着阻尼器刚度的增大而略有增长，对结
构加速度的控制效果则正好相反（见图２）。
图２ ＭＲ阻尼器的力学模型
陈波、郑瑾、瞿伟廉等ｌＩｉ Ｊ研究了输电塔线体系基于磁流变
（ＭＲ）阻尼器的风致振动控制问题。采用多自由度模型建立了输
电导线的动力分析模型，针对输电塔线体系的平面内振动和平面
外振动分别建立了塔线耦联体系的受控运动方程。并提出一种
固定增量半主动控制策略。数值分析表明，ＭＲ阻尼器有效地抑
制输电塔结构的风振反应：通过合理地选取ＭＲ阻尼器及可控
ＭＲ流体的参数，可以获得最佳的减振效果。
４研究展望 １）输电塔体系在使用过程中遇到各类荷载条件下的动力响
应不能做到及时监测，对于输电塔的安全有着十分重要的意义， 因此对于输电塔体系的健康监测也将是一个研究重点。
２）由于输电塔线体系的耦联关系的复杂性，目前国内外规范
有给出考虑导线和地线影响的输电塔抗震设计方法，研究在不同
地震动强度和不同场地条件下，考虑导线影响的输电塔间界限跨
度，总结出可供工程应用的简化抗震设计方法，是今后值得研究的
方向之一。 ３）在采用多自由度模型研究输电线的动力特性时，绝缘子的
合理简化模型及塔线体系的耦联影响究竟有多大等问题尚待进
一步研究。
４）由于输电线塔体系的耦联振动非常复杂，理论和试验研究
的紧密结合是解决这一问题的有效途径，根据输电塔一线体系的
耦合效应、强非线性以及动力荷载的空间相关性等特点，对单塔、
多塔一线体系进行气弹模型风洞试验，可测试其自振特性和揭示
其动力响应变化规律，得出不同风速作用下的风振响应特性，进 而推断导线对输电塔风振响应的影响大小和变化规律。
５）塔线体系的减振研究则有更多的工作尚待进行，已有研究
表明，悬吊质量摆和ＴＬＤ（或ＴＬＣＤ）的控制措施是减小高柔度结
构振动的经济而有效的方法。但大跨越输电塔与导线是空间耦
联的振动体系，与通常的高柔度结构有很大的不同，可专门进行
研究，现实上各类减振装置的设计制作和试验研究也有很多工作
亟待开展。
参考文献：
［１］ 王肇民．塔式结构［Ｍ］．北京：科学出版社，２００４． ［２］ 田利，李宏男．高压输电塔一线耦联体系的实用简化抗震
计算方法口］．振动与冲击，２００８（１ｏ）：２７．
［３］ 王昕，楼文娟，徐伟．雷暴冲击风对输电塔的作用特征
［Ｊ］．华中科技大学学报，２００８（１２）：２０—２１．
［４］邓洪洲，司瑞娟．特高压大跨越输电塔动力特性和风振响应 分析［Ｊ］．建筑科学与工程学报，２００８（１２）：２３—３０．
［５］ 沈国辉，何运祥，孙炳楠，等．绝缘子断裂对大跨越输电线路
的动力效应［Ｊ］．浙江大学学报，２００８（１１）：３５—３６． ［６］ 李宏男．国家自然科学基金项目“大跨越高压输电塔线体系
抗震研究”技术报告［Ｒ］．大连：大连理工大学，２００３．
［７］ 邓洪洲，朱松晔，陈晓明，等．大跨越输电塔线体系气弹模型
风洞试验［Ｊ］．同济大学学报，２００３，３１（２）：１３２—１３７．
［８］张庆华，顾 明，黄 鹏．典型输电塔塔头风力特性试验研
究［Ｊ］．振动工程学报，２００８（１０）：４５２—４５７．
［９］ 陈 亦．大跨越输电线路塔的振动控制［Ｊ］．特种结构，
２００１，１７（３）：４３—４６． ［１０］瞿伟廉，朱晓辉．两种半主动ＭＲ阻尼器对电视塔的风振
控制［Ｊ］．武汉理工大学学报，２００５（１）：４４—４６．
［１１］ 陈波，郑瑾，瞿伟廉．基于磁流变阻尼器的大跨越输电
塔线体系风致振动控制［Ｊ］．振动与冲击，２００８（３）：７１．７４．
Ｒｅｓｅａｒｅｈ ０ｎ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ ｓｙｓｔｅｍ
ＸＩＥ Ｌｉｕ ＷＡＮＧ Ｊｕｎ ＨＵＡＮＧ Ｇａｏ－ｑｉｏｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅ ｓｙｓｔｅｍ，ｈａｓ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ
输电塔线体系的动力响应分析
输电塔线体系的动力响应分析
祁丽丽;闫安志;姜文鹏
【期刊名称】《洛阳理工学院学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2013(023)003
【摘 要】以有限单元法为理论依据,建立了较精确的塔线体系模型,先对其进行模态分析,可以得出塔线体系主要振型与单塔振型接近,只是耦合了导、地线的模态；然后对单塔和塔线体系两种模型分别进行地震响应分析,通过对比可以得出:导、地线的存在使输电塔的位移和加速度响应有所减小,在一定程度上起到了类似阻尼器的作用,但因为导、地线的质量不可忽视,塔底支座各个方向的反力并非都减小,设计时应综合考虑输电线对输电塔的影响.
【总页数】5页(P19-23)
【作 者】祁丽丽;闫安志;姜文鹏
【作者单位】河南理工大学土木工程学院,河南焦作454000;河南理工大学土木工程学院,河南焦作454000;河南理工大学土木工程学院,河南焦作454000
【正文语种】中 文
【中图分类】TM754
【相关文献】
1.竖向多点激励下输电塔线体系导(地)线及绝缘子动力响应分析 [J], 李永华;朱芊;文明
2.台风作用下输电塔线体系动力响应分析 [J], 安利强;张志强;黄仁谋;张荣伦;庞松岭;梁成;杨文刚
3.单管输电塔线体系脱冰动力响应分析 [J], 耿超;
4.输电塔线体系多因素风致动力响应分析 [J], 汪佳; 付兴; 李宏男
5.滑坡区输电塔线体系抗变形能力及动力响应分析 [J], 王彦海;刘晓亮;任文强;李清泉
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不等高输电塔线体系风致动力响应分析
第５卷第３期
２０１０年９月 震灾防御技术
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ Ｄｉｓａｓｔｅｒ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ Ｖｂ１．５．ＮＯ．３
Ｓｅｐ．，２０１０
陈俊旗，王伟，２０１０．不等高输电塔线体系风致动力响应分析．震灾防御技术，５（３）：３５８－－３６３
不等高输电塔线体系风致动力响应分析
陈俊旗 王伟
（哈尔滨工业大学土木工程学院，哈尔滨１５００９０）
摘要 以山区常用输电塔５Ａ—ＺＢＣ２为基础，建立了山区的不等高输电塔线体系。考虑到高差的
不断变化以及不同方向攻角风荷载的作用，运用随机模拟风振分析方法对其进行了分析。结果
表明，位于山顶的输电塔顶位移均值最大；位于山坡的次之；而位于山底的最小。而对不平衡
张力来说，位于山坡的塔所受的不平衡张力最大；位于山顶的塔次之；位于山底的塔最小。随
着高差的增大，塔顶位移和不平衡张力增大。塔顶位移主要受导线风荷载影响，而塔顶速度和
加速度与塔的一阶振型有关，导线振动与荷载激励相关。
关键词：输电塔线风振响应不平衡张力
引言
为了进一步满足经济发展、能源配置和生态环境保护的战略需要，国家提出了“西电东
输”、“北电南送”的电力发展战略，高电压、超高压的输电线路建设成为电力供应的主要发
展模式。国家电网公司已经建成国内首条１０００ｋＶ特高压交流试验示范工程——晋东南一南阳
一荆门特高压交流试验示范工程，而更多的高压、超高压输电线路也正在规划之中。输电线档
距越来越大，水平档距常能达到５００ｍ以上，且经常要跨过山区。然而，输电塔线体系集高
耸、大跨、柔索等特性于一体，结构形式复杂，对风作用敏感，容易发生风致振动破坏，尤
其在山区复杂风场情况下更易发生破坏。日本学者曾记录了某一山区安装的输电塔的风致振
动特性，研究了风速低于２５ｍ／ｓ时该单一输电塔的全尺度数据（Ｍｏｍｏｍｕｒａ等，１９９７；Ｏｋａｍｕｒａ
等，２００３），其研究主要侧重于山区一个单点区域中的一个单塔。因此，有必要对山区输电塔
台风作用下输电塔线体系动力响应分析
台风作用下输电塔线体系动力响应分析
安利强;张志强;黄仁谋;张荣伦;庞松岭;梁成;杨文刚
【摘 要】台风作用下输电线路倒塔事故时有发生.通过YanMeng台风风场和Monte Carlo法模拟得出了海口市的极值风速和风剖面指数,并采用石沅台风风谱进行了台风脉动风的数值模拟,在ANSYS中建立一塔两线模型,计算了模型在台风风载荷作用下的风载荷效应.分析表明:导、地线线条风载荷对主材轴力的贡献率很大,极值状态时达到了58.9％,通过在台风区适当减小档距或者采用落线护塔的方式可以减小台风带来的损害;台风的高强度和高湍流特性,导致在极值状态下的响应远大于静风等效作用下的响应,规范中所取的风载荷调整系数偏小,对于台风工况,应充分考虑其动力放大作用.%Collapse accidents of transmission tower-line
systems under typhoon occur frequently.Here,the extreme wind speed and
wind profile index were simulated using Monte-Carlo method and
YanMeng typhoon field,the fluctuating wind of typhoon was calculated
using Shiyuan typhoon spectrum.A model consisting of one tower and
two-span conductors was established with the FE software ANSYS,and the
wind load effect of the model was calculated under typhoon wind load.The
analysis indicated that the wind load of conductors and ground wires
输电塔线体系的减震控制研究
1
输电塔线体系的减震控制研究
祁丽丽
（邢台市建设工程质量检测中心，河北 邢台 054000）
【摘要】输电塔线体系是一种应用较广的高柔大跨结构，是一项重要的生命线工程。在地震作用下，由于塔线的相互作用形成一种复杂的空间耦合体系，一旦破坏通常是非常严重的。本文利用ANSYS有限元分析软件建立了比较符合实际的输电塔线体系模型，在输电塔塔头横担处布置调谐质量阻尼器，并设计出最优频率比和最优阻尼比，来分析输电塔的地震响应特点。
【关键词】输电塔线体系；调谐质量阻尼器；有限元；减震控制
【中图分类号】TU75 【文献标志码】A
Research on Seismic Control of Transmission Tower-Line System
QI Lili
（Xingtai Construction Engineering Quality Test Center，Xingtai，Hebei，054000，China）
Abstract: Tower with transmission lines is high-rise and long span structural, which is important
lifeline engineering. Under the seismic action, due to the interaction of tower and power
lines,
transmission tower-line system form a complex space coupling system. It is often very serious once the
system damaged. With ANSYS, a finite-element-method program, it is established a
多点激励下输电塔-导线体系纵向地震反应分析
第２７卷第１Ｏ期 振动 与冲击 ＪＯＵｌ ＮＡＬ ＯＦ ＶＩＢＲＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＳＨＯＣＫ
多点激励下输电塔一导线体系纵向地震反应分析
全伟，李宏男， 岳茂光
（大连理丁大学海岸和近海］一程国家重点实验室，大连 １ １６０２４）
摘 要：基于所建立的输电塔一导线体系空间有限元模型，利用非线性时程分析法研究了体系在多点地震输入下 的反应特性。首先依据《电力设施抗震设计规范》，在传统的谐波叠加合成算法的基础上，给 了拟合规范反应谱的输电 塔一导线体系多点地震动模拟算法 利用生成的人造地震动研究了行波效应、部分相十效应以及局部场地土效应对体系 的影响规律，研究结果表明，在所考虑的行波波速下，行波效应对塔的受力有利．但放大了导线的轴力和位移响应；部分相 干效应对于塔的受力、导线的轴力和位移响应均不利；局部场地士条件的差异同样会放大塔和导线的响应，随着各塔场地 土条件差异变大，响应被强烈的放大丁；在实际分析中，应该综合考虑三个因素对结构地震响应的影响，以保证结构体系 的安全。 关键词：输电塔一导线体系；地震反应；行波效应；部分相干效应；局部场地土效应；一致输入 中图分类号：Ｐ３ｌ５．９；Ｕ４４２ 文献标识码：Ａ
输电塔一导线体系是重要的生命线电力设施，不仅 投资大，而且地震破坏引起的损失也非常大¨ｊ。近年
来，研究表明 对于大跨度结构，各支点的地震动是不 同的，这一点已被许多强震观测记录所证实。地震动
空间变化的原因主要有 ：①各支点的距离与地震波
的波长在同一数量级时，各支点问地震动产生时间滞
后，即行波效应；②由于地球介质的不均匀性，地震波 在介质中的反射和折射，使地震波在其传播方向的不
同位置上叠加方式不同，由此产生各支点处地震动的
相干．１生的损失，即部分相干效应；③各支点处的局部 土层不同，使由基岩到地表的地震波中各种频率成分 的含量不同，即局部场地土效应。
多点地震动作用对于大跨度桥梁和空间结构等的
输电塔-线体系舞动仿真及控制研究
第３０卷第ｌ２期 振动与冲击 ＪＯＵＲＮＡＬ ０Ｆ ＶＩＢＲＡＴ１０Ｎ ＡＮＤ ＳＨ０ＣＫ
输电塔一线体系舞动仿真及控制研究
曹化锦 ，李黎 ，姜维 ，陈元坤
（１．华中科技大学土木工程与力学学院，武汉４３００７４；２．华中科技大学控制结构湖北省重点实验室，武汉４３００７４）
摘要：舞动是输电线高频低幅的自激振动，基于ＡＮＳＹＳ建立了输电塔一导地线一绝缘串的塔线耦合体系非线
性有限元模型，提出了采用重启动技术进行覆冰导线的水平、竖向、扭转三方向舞动分析，并通过经典算例验证了此新方 法的可行性；进行不同风速工况下输电塔一线耦合体系的舞动仿真，得到了体系舞动振幅和输电塔动力响应。同时针对 典型工况，进行了相问间隔棒及多点压重防舞措施的舞动控制分析，并对不同布置方案的舞动控制效果进行了比较，确定 了有效舞动控制方案。 关键词：输电塔一线体系；舞动控制；相问间隔棒；多点压重 中图分类号：ＴＭ７２６ 文献标识码：Ａ
Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ｇａｌｌｏｐｉｎｇ ｏｆ ａ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｔｏｗｅｒ－ｌｉｎｅ ｓｙｓｔｅｍ
ＣＡＯ Ｈｕａ－ｆｉｎ 一， 一，ＪＩＡＮＧ Ｗｅｉ 一，ＣＨＥＮ Ｙｕａｎ—ｋｕｎ ＇
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７４，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｈｕｂｅｉ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｇａｌｌｏｐｉｎｇ ｏｆ ｏｖｅｒｈｅａｄ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ｉｓ ａ ｌｏｗ—ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ｈｉｇｈ—ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｓｅｌｆ－ｉｎｄｕｃｅｄ
±800kV直流特高压输电塔线体系风洞试验与风振响应的开题报告
±800kV直流特高压输电塔线体系风洞试验与风振响应的开题报告
一、研究背景和意义
随着我国电力工业的快速发展，特高压输电成为全国电网建设的主要方向之一。±800kV直流特高压输电线路具有传输大功率、远距离输电、中心城市内输电等优点，但同时也存在着电力传输中的风力因素对输电线路造成的威胁。
已有研究表明，输电塔线体受到气流的冲击和涡流的扰动时，会产生振动，这种振动会严重影响电力输送的正常工作。因此压缩输电线路系统风振响应、改善输电线路的稳定性、提高其传输能力等问题，已成为当前最为紧迫的任务之一。
二、研究目的
本研究旨在通过风洞试验方法，分析±800kV直流特高压输电塔线体系在风力作用下的动力学响应特性。具体研究目的如下：
1.确定不同风速下输电塔线体系的响应特性，包括振动振型、振动频率、振幅等指标；
2.分析构成输电塔线体系的各个组成部分的影响因素，探究其对输电塔线体系的风振响应作用的贡献；
3.通过理论计算和实验测量相结合的方法，提出抑制输电塔线体系风振响应、提高其稳定性和可靠性的方案。
三、研究内容和方法
1. 研究内容
（1）分析和梳理输电塔线体系的结构特点、受力情况和振动形态等信息； （2）根据实际工程情况，确定风洞实验模型的几何构型和实验参数，以及采用的传感器、数据采集器等实验设备；
（3）进行风洞试验，对±800kV直流特高压输电塔线体系在不同风速下的受力情况、振动特征进行实验测量，并记录、分析和处理实验数据；
（4）使用ANSYS工具对输电塔线体系进行有限元模拟计算，建立相应的计算模型，并通过计算分析和实验数据对比的方法，探究输电塔线体系结构参数对风振响应的影响；
（5）在理论计算和实验测量的基础上，提出抑制输电塔线体系风振响应、改善其稳定性和可靠性的方案。
2. 研究方法
在本研究中，将采用风洞试验和数值模拟计算相结合的方法，分析±800kV直流特高压输电塔线体系的动力学响应特性。
输电塔在地震荷载下的动力响应
输电塔在地震荷载下的动力响应
发表时间：2020-11-20T14:36:21.850Z 来源：《建筑实践》2020年20期 作者： 丁怀德
[导读] 通过ANSYS有限元软件系统研究了输电塔在常遇地震和罕遇地震下的地震响应
丁怀德
上海柏创智诚建筑设计有限公司西安分公司，陕西 西安 741000
摘要：通过ANSYS有限元软件系统研究了输电塔在常遇地震和罕遇地震下的地震响应，并分析了输电塔在竖向地震下的动力响应。结果显示，在常遇水平地震作用下，输电塔仅发生小变形，而且横向抗震性能优于纵向；在罕遇地震作用下，输电塔将发生较大变形，横向
和纵向抗震性能趋于一致。竖向地震作用对输电塔抗震性能影响较弱。这些结论可以对输电塔的抗震设计和理论研究提供理论据。
关键词：输电塔；常遇地震；罕遇地震；地震；动力响应
前言
输电塔是输电线路中的重要组成部分，是主要的承载体系。一般而言，输电塔除了承受导（地）线及其自重外，还要承受地震荷载、风荷载。此外，输电塔还要承受雷击、偶然断线荷载，在重冰区还要承受覆冰荷载。而其中地震荷载和风荷载常常对输电塔的设计起控制
作用，本文主要研究输电塔在地震荷载下的抗震性能。地震荷载对建筑物设计向来起重要控制作用，对于输电塔的设计也是如此。本文借
助ANSYS有限元软件，系统地研究了设防烈度为8度时的输电塔在水平向常与地震和罕遇地震下的地震响应，并且考虑了竖向地震对输电
塔的影响。
1输电塔有限元模型
选取一工程实例作为计算模型，该输电塔为干字型塔，塔高86m、根开18m、塔头宽度3m，其中塔底部采用φ219和φ203薄壁钢管，塔身主材还包括Q390、Q345角钢，塔头采用Q235角钢。弹性模量E=2e11Pa，泊松比μ=0.3，密度ρ=7800Kg/m3。ANSYS建模时，用Beam188
模拟组成输电塔的钢管和角钢，精密的输电塔有限元模型如图1所示。傅程鹏，邓洪洲，吴静归纳了输电塔第一周期估算公式，干字型塔的
基于显示积分法的大跨越输电高塔风致振动响应研究
第２６卷第４期 ２０１０年７月 科技通报
ＢＵＬＬＥＴＩＮ ＯＦ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬ０ＧＹ Ｖｏ１．２６ Ｎｏ．４ Ｊｕ１．２０１０
基于显示积分法的大跨越输电高塔风致
振动响应研究
冯 炳 ，潘 峰 ，叶 尹 ，邢月龙 ，孙炳楠 ２
（１．浙江省电力设计院，杭州３１００１２；２．浙江大学土木工程学系，杭州３１００２７）
摘要：输电塔属于风敏感结构，风与结构的相互作用十分复杂，风荷载常常是设计的主要控制荷载。 本文以某一高１８５ ｍ的５００ ｋＶ输电跨越塔结构为工程背景，建立了详细的有限元计算模型，获得了结
构的自振动力特性。在考虑节点风荷载空间相关性的基础上，利用Ｋａｉｍａｌ谱对结构的风荷载进行了准 确的数值模拟。结合改进显示积分法的优点．计算得到了结构的风致振动响应时程。研究了结构位移平 均值、位移均方根值和加速度均方根值的分布特点，同时分析了结构各层的荷载风振系数和位移风振 系数，并与多种规范进行了对比。通过研究，揭示了超高输电铁塔的风致振动特性，结果可作为输电塔
结构抗风设计的参考。 关键词：输电塔；有限元模型；风荷载模拟；时程分析；风致响应；风振系数
中图分类号：ＴＵ３１ｌ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—７１１９（２０１０）０４—０５６９—０７
Ｒａｎｄｏｍ Ｗｉｎｄ－Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ Ｌｏｎｇ－Ｓｐａｎ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
Ｔｏｗｅｒ Ｂｙ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｅｘｐｌｉｃｉｔ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ
ＦＥＮＧＢｉｎｇａ，ＰＡＮ Ｆｅ ，ＹＥ Ｙｉｎ ，ＸＩＮＧ Ｙｕｅｌｏｎｆ，ＳＵＮ Ｂｉｎｎａｎ （１．Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ，３１００１２，Ｃｈｉｎａ ２．Ｄｅｐａ￣ｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｈａｎｇｚｈｏｕ，３１００２７，Ｃｈｉｎａ）
输电塔线体系的动力响应分析 2
第２３卷第３期 ２０１３年９月 洛阳理工学院学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｕｏｙａｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌ０ｇｙ（ＮａｔｕｒａＩ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｖ０Ｉ．２３ ＮＯ．３ Ｓｅｐ．２０１３
输电塔线体系的动力响应分析
祁丽丽，闫安志，姜文鹏
（河南理工大学土木工程学院，河南焦作４５４０００）
摘要：以有限单元法为理论依据，建立了较精确的塔线体系模型，先对其进行模态分析，可以得出塔线体系主要振 型与单塔振型接近，只是耦合了导、地线的模态；然后对单塔和塔线体系两种模型分别进行地震响应分析，通过对比 可以得出：导、地线的存在使输电塔的位移和加速度响应有所减小，在一定程度上起到了类似阻尼器的作用，但因为 导、地线的质量不可忽视，塔底支座各个方向的反力并非都减小，设计时应综合考虑输电线对输电塔的影响。 关键词：有限单元法；模态分析；地震响应；控制节点 ＤＯｈ １０．３９６９／ｉ．ｉｓｓｎ．１６７４－５０４３．２０１３．０３．００５ 中图分类号：ＴＭ７５４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７４．５０４３（２０１３￣３．００１９．０５
输电塔线体系是一种复杂的空问耦联振动体系，由于输电塔的高柔特性和导、地线的强几何非线 性，对它的精确计算比较困难。地震作用下，输电塔线体系的破坏除了材质、金具质量、施工质量等方 面的原因以外，还有一个重要原因就是设计及科研人员对输电塔线体系在地震作用下的动力响应分析认 识不足。针对输电塔线体系，国内的李宏男、徐忠根等人 进行了大量的研究工作，但是前人的研究普
遍对体系进行了简化，且没有考虑一些非线性因素。随着有限元理论的发展和计算机数值模拟能力的不 断强化，输电塔线体系的有限元模型需要不断完善，其动力分析有待进一步研究。本文以新密输电塔线
体系改建工程中某段输电线路为背景，建立了较精确的有限元模型，对其进行模态分析和地震反应分 析，通过比较单塔和塔线体系的动力特性，讨论导、地线的存在对输电塔地震响应的影响，为输电塔线