多元極端環(huán)境下輸電線路風荷載及風效應

前言

第一章 緒論

1．1 研究背景

1．2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

第二章 強風沙環(huán)境下輸電線路風荷載

2．1 風沙流下單圓柱繞流

2．2 風沙流下圓鋼輸電塔架節(jié)段風荷載

2．3 輸電桿塔風振系數(shù)

2．4 本章小結(jié)

第三章 強風沙環(huán)境下輸電塔構(gòu)件的沖蝕磨損與腐蝕

3．1 強風沙環(huán)境下輸電塔構(gòu)件沖蝕磨損

3．2 輸電塔構(gòu)件腐蝕規(guī)律

3．3 本章小結(jié)

第四章 強風沙環(huán)境下輸電線路風偏

4．1 風偏角計算方法合理性分析

4．2 絕緣子串風偏可靠度計算

4．3 絕緣子串風偏可靠度影響因素分析

4．4 沙塵對絕緣子串絕緣性能和風偏可靠度的影響

4．5 本章小結(jié)

第五章 輸電線路覆冰舞動

5．1 輸電線路舞動機理

5．2 輸電線路防舞動措施對比分析

5．3 本章小結(jié)

第六章 輸電線路脫冰跳躍

6．1 單跨輸電線路均勻脫冰最大跳躍高度理論算法

6．2 輸電線路脫冰振動風洞試驗

6．3 輸電線路脫冰振動的影響因素分析

6．4 輸電塔一線體系的脫冰振動分析

6．5 輸電線路脫冰跳躍減振措施分析

6．6 本章小結(jié)

參考文獻2100433B

我國西部尤其是新疆地區(qū)，由外部多元極端環(huán)境導致的輸電線路故障問題尤為突出，新疆境內(nèi)廣泛分布的九大風區(qū)，加之沙塵、覆冰、大溫差等耦合環(huán)境的作用，導致由風偏、舞動、脫冰跳躍等引起的故障跳閘案例頻繁發(fā)生，給電網(wǎng)運維帶來嚴峻挑戰(zhàn)。針對上述問題，作者吸取了我國在輸電線路運維管理、防災減災等領域的先進經(jīng)驗，通過理論研究、數(shù)值模擬和模擬試驗等手段，針對強風、風沙耦合、覆冰等多元環(huán)境下輸電線路的外部載荷機制、失效機理以及防治措施開展了大量研究，結(jié)合近年來承擔的國家電網(wǎng)公司科技項目成果，撰寫了《多元極端環(huán)境下輸電線路風荷載及風效應》。

《多元極端環(huán)境下輸電線路風荷載及風效應》系統(tǒng)地提供了多元極端環(huán)境下的輸電線路動力災變的各種理論和技術(shù)手段，共分為六章，分別為緒論、強風沙環(huán)境下輸電線路風荷載、強風沙環(huán)境下輸電塔構(gòu)件耐磨防腐技術(shù)、強風沙環(huán)境下輸電線路風偏、輸電線路覆冰舞動、輸電線路脫冰跳躍。

通過對《多元極端環(huán)境下輸電線路風荷載及風效應》進行系統(tǒng)學習，讀者能夠清楚地了解和掌握多元極端環(huán)境下的輸電線路風荷載及風效應的相關理論原理、數(shù)值模擬及試驗方法，有助于促進相關技術(shù)人員和科研工作者的技術(shù)交流和創(chuàng)新工作。

本文將典型高壓輸電塔分為塔頭、塔身和塔腿三部分，應用高頻天平測力風洞試驗技術(shù)，分別研究了塔頭、塔身結(jié)構(gòu)風荷載特性及作用機理。根據(jù)試驗結(jié)果建立了結(jié)構(gòu)風荷載的解析模型，計算了輸電塔的風致響應，分析了結(jié)構(gòu)阻尼比、模態(tài)數(shù)目等參數(shù)對響應的影響。采用廣義陣風因子法給出了輸電塔等效靜力風荷載計算方法，對比了不同規(guī)范給出的等效靜力風荷載，所得結(jié)論對完善我國輸電塔風荷載規(guī)范條文有參考價值。

前言

第1章 緒論

1.1 輸電塔線體系風振響應研究綜述

1.1.1 研究意義

1.1.2 輸電塔線體系風振響應研究進展

1.2 國內(nèi)外輸電線系統(tǒng)風荷載規(guī)范概述

1.2.1 國際電工委員會輸電線設計標準[IEC60826(2003)]

1.2.2 歐洲(英國)規(guī)范(BSEN1993—3—1：2006，BSEN1991—1—4：2005)

1.2.3 ASCE標準(No.74，2009)

1.2.4 中國規(guī)范(GB50545—2010)

1.3 存在的問題和不足

1.4 研究內(nèi)容

第2章 格構(gòu)式輸電塔片段剛性模型測力風洞試驗

2.1 引言

2.2 片段剛性模型高頻動態(tài)天平測力風洞試驗概要

2.2.1 高頻動態(tài)天平試驗原理簡介

2.2.2 風洞簡介

2.2.3 數(shù)據(jù)處理

2.3 輸電塔頭、塔身風力特征

2.3.1 風力系數(shù)

2.3.2 基底剪力、扭矩功率譜密度

2.3.3 基底剪力、扭矩的相干性

2.3.4 風荷載作用機理試分析

2.3.5 靜動力折算高度

2.4 本章小結(jié)

第3章 格構(gòu)式輸電塔外加風荷載簡化數(shù)學模型

3.1 引言

3.2 最小二乘法基本原理

3.3 風力系數(shù)擬合

3.3.1 多項式階次的選取

3.3.2 平均風力系數(shù)擬合公式

3.3.3 脈動風力系數(shù)擬合公式

3.4 功率譜擬合

3.4.1 順風向基底剪力功率譜密度

3.4.2 橫風向基底剪力和基底扭矩功率譜密度

3.4.3 功率譜曲線擬合誤差 3.5 本章小結(jié)

第4章 輸電塔風致響應及參數(shù)分析

4.1 引言

4.2 格構(gòu)式輸電塔風致響應計算方法

4.2.1 氣動力的確定 4.2.2 時程分析方法

4.2.3 平穩(wěn)激勵下線性系統(tǒng)隨機振動的模態(tài)疊加法

4.2.4 格構(gòu)式輸電塔風致響應分析計算流程圖

4.3 輸電塔風振響應計算

4.3.1 結(jié)構(gòu)風振響應計算參數(shù)的選取

4.3.2 有限元模型的建立荷載輸入點的選取

4.3.3 結(jié)構(gòu)模態(tài)分析

4.3.4 風振響應時、頻域結(jié)果比較

4.3.5 輸電塔響應隨風向變化

4.3.6 結(jié)構(gòu)響應的功率譜特性

4.4 輸電塔風振響應的參數(shù)分析

4.4.1 結(jié)構(gòu)阻尼比

4.4.2 參振模態(tài)的數(shù)目

4.4.3 模態(tài)交叉項 4.5 酒杯型塔與鼓型塔響應比較

4.6 輸電塔簡化計算模型

4.6.1 簡化模型的建立

4.6.2 響應比較

4.6.3 誤差及簡化方法適用范圍分析

4.6.4 氣動阻尼

4.7 本章小結(jié)

第5章 輸電塔等效靜力風荷載及規(guī)范比較

5.1 引言

5.2 等效靜力風荷載簡介

5.3 結(jié)構(gòu)風致響應及等效靜力風荷載

5.3.1 風致響應

5.3.2 等效靜力風荷載

5.4 輸電塔風荷載規(guī)范及試驗比較

5.4.1 基本風速

5.4.2 風力系數(shù)(focecoefficient)

5.4.3 陣風荷載因子

5.4.4 荷載因子(荷載系數(shù) )

5.4.5 等效靜力風荷載計算流程

5.4.6 500kV典型輸電塔等效風荷載及風振響應比較

5.5 本章小結(jié)

第6章 結(jié)論與展望

6.1 研究總結(jié)

6.1.1 格構(gòu)式輸電塔風荷載特性

6.1.2 典型輸電塔風致響應

6.1.3 風荷載模型及響應規(guī)范比較

6.2 研究展望參考文獻 2100433B

本項目主要研究構(gòu)建一套能夠滿足低矮建筑物風荷載和復雜地貌的近地面風場狀況實測研究需要、同原型尺寸基本相當、可移動的的模型房屋及測試系統(tǒng)。在臺風登陸時將該系統(tǒng)布置在臺風登陸地區(qū)開展實測研究，變被動的等待臺風登陸為主動的尋找臺風，創(chuàng)造開展實測研究的機會。重點研究強臺風時近地面風場狀況（風速剖面、湍流度剖面、功率譜等）和低矮房屋風荷載狀況，獲得具有工程意義和科學價值的實測數(shù)據(jù)。將近年來迅速發(fā)展的新方法和新技術(shù)應用于實測系統(tǒng)的建造和實測數(shù)據(jù)的分析，以獲得更加準確和可靠的實測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)低矮建筑物風效應的典型性特征。將現(xiàn)場實測、風洞試驗、數(shù)值模擬等研究手段結(jié)合起來開展低矮建筑物抗風問題的研究，挖掘不同研究手段所獲得結(jié)果的相似性特征，檢驗風洞實驗和數(shù)值模擬方法的準確性和可靠性，進一步的改進風洞實驗和數(shù)值模擬方法。提出在臺風作用下低矮建筑物的等效風荷載確定的新方法，為低矮建筑物的抗風設計提供可靠的依據(jù)。 2100433B