变电构架避雷针结构的风致动力响应分析

《变电构架避雷针结构的风致动力响应分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码10459学号或申请号201412212592密级公开硕士学位论文变电构架避雷针结构的风致动力响应分析作者姓名：陈怡文导师姓名：赵桂峰副教授学科门类：工学专业名称：结构工程培养院系：土木工程学院完成时间：2017年4月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterWind-inducedDynamicResponseAnalysisofSubstationFrameworkwithLightningRodByYiwenChenSupervisor:AssociateProf.GuifengZhaoStruct

2、uralEngineeringSchoolofCivilEngineeringApril2017学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：日期：年月日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许

3、论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：日期：年月日摘要摘要随着国民经济的不断发展，电力资源成为我们日常生活、工作不可或缺的一部分。变电站作为输电和配电的集结点，它通过把一些电气设备组装起来，用于电力系统中，为了保护电气设备免受雷电击中的危害，常在变电构架上安装避雷针，将雷电流通过避雷针引到大地，以保护变电场所。变电构架避雷针结构由于高宽比

4、较大，横截面相对较小，所以水平荷载是其结构设计的控制荷载。相比较于地震作用，虽然风荷载作用的幅度较小，但其发生的较为频繁，所以避雷针结构在风荷载作用下更易发生大变形甚至出现截面破坏。而当前规范在对避雷针结构进行设计时，是将风荷载作为拟静力考虑，未能重视脉动风荷载对避雷针结构的动力影响，由于近年来的避雷针结构在强风环境中折断的事故频繁发生，所以研究变电构架避雷针结构的风致动力响应特点具有重要的理论意义和工程应用价值。本文针对变电构架避雷针结构发生断裂事故的研究主要分为两部分：采用beam188建立整体模型进行结构的力学特性（尤其是动力性能）分析；采用shell93建立避雷针相贯节点的精

5、细化模型，对其进行拟静力和动力时程分析，并进行加固和改造。本文的主要研究内容和结论如下：本文对整体变电构架避雷针结构及单根中间避雷针结构（并根据避雷针上是否挂有地线又分为两种情况）按照规范方法在四种风向角下（0o、45o、60o和90o）进行了拟静力分析，得到如下结论：（1）地线对避雷针各节点的位移影响很大，却只影响避雷针和横梁连接处及第一段和第二段避雷针连接点处的应力。（2）避雷针结构的位移响应随着高度的增加而增大，避雷针顶端附近响应增大明显；避雷针底部和中间变截面处为受力薄弱位置（应力较大），应注意这两处的加固处理。（3）避雷针各节点随着风向角从0o变化到90o，发现垂直构架方向

6、的位移不断变大，而顺构架方向的位移不断变小，且90o风向角是结构受力较为不利的工况。I摘要本文对整体结构进行了模态分析，发现整体变电构架避雷针结构的振动多为避雷针的弯曲，而构架的振动较难激发。对避雷针结构在频域内进行了谐响应分析，由结果可知：避雷针结构的一阶振型对其动力响应贡献最大，处于构架中部的避雷针的动力响应也包含了高阶振型的影响，在设计时需要综合考虑高阶振型对其动力响应的影响；同时，处于构架中部的避雷针结构在整体结构中的受力最为不利，在标准化设计时，应对中部的避雷针进行加强设计。对整体构架避雷针结构的风振响应全时程分析可知：整体结构受风荷载时中间根避雷针的受力是最不利的；各风向

7、角下90o风向更为不利；避雷针底部和中间变截面处同属于危险截面，在结构设计时均需要进行强度和稳定性校核；根据相同工况下的拟静力和动力计算结果对比，建议取=1.82作为构架避雷针结构设计时的动力放大系数。提出了一种避雷针结构的加固方案，通过加固前后的拟静力和动力响应分析结果可知：在T型节点处设加劲肋可以明显减轻避雷针与横梁相贯处的应力集中现象。该加固方案可对实际工程的加固提供指导。关键词：变电构架避雷针风致动力响应拟静力分析动力分析IIAbstractAb