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《500kV猫头塔结构动力特性分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、东北电力大学学报第卷第期‘璐,的年月,文章编号一肠一阅一猫头塔结构动力特性分析屈成忠’,刘春玲‘,李霞,张有佳‘东北电力大学,吉林吉林北京中水新华国际工程咨询有限公司,北京《摘要利用有限元分析软件砚以】建立了猫头塔的空间三维模型,通过计算模型的前阶自振周期及其振型研究输电塔结构的动力特性,重点分析了横隔面和交叉斜材的刚度对输电塔模态的影响。分析结果表明,改变交叉斜材的刚度,增加横隔面,可以有效的抑制斜撑的平面外变形,从而极大地改善输电塔的动力特性。关健词输电塔动力特性刚度变形中图分类号文献标识码高压输电塔是应用极广的一类高耸
2、结构,作为一项重要的生命线电力工程设施,确保其结构体系在各种荷载作用下的安全可靠运行,具有重要的社会和经济意义。输电线路是我国电网主干线,随着输电线路总长度的增长,线路的累计倒塔次数和倒塔基数呈上升趋势〔’,,。由于结构动力特性对输电塔倒塌会产生很大影响,因此,如何计算、设计并控制输电塔的动力特性,以确保输电塔在使用阶段的安全和稳定具有重要的意义。输电铁塔建模是影响动力特性分析的一个重要因素。目前常用的建模方式是采用梁杆混合单元模型,即把弦杆和主腹杆按梁单元模拟,次腹杆按杆单元模拟。这种处理方法使主腹杆的刚度和对塔架的约束偏
3、大,而次腹杆的刚度和对塔架的约束偏小,相互有所抵消,比较合理仁’,’。但是,利用上述方法建立的输电铁塔模型存在结构动力特性较差的问题。目前改善输电铁塔模型动力特性的方法主要是增设附加杆件。这种方法存在的问题有一是杆件的增加数量和位置带有一定地随机性,这就增加了建模的复杂程度,且建模时间大大增加二是增加杆件无疑会改变结构原来的设计。本文通过对输电塔结构的模态分析,找到影响输电铁塔模型动力特性差的因素其一,输电塔设计中的横隔面设置太少其二,输电塔设计中交叉斜材的刚度太小,导致模态分析时局部振型集中在交叉斜材及其附图输电铁塔设计图
4、杆处。基于此,本文选取在实际工程中使用的猫头塔作为研究对象,利用大型通用有限元分析程序气建立有限元模型,通过改变输电塔结构交叉斜材的刚度,增加横隔面,使输电塔的动力特性得到改善。收稿日期昭一一作者简介屁成忠门一,男,东北电力大学建筑工程学院副教授,博士,长期从事结构抗震方面的研究工作东北电力大学学报第春输电铁塔模型模态分析本文选用实际工程中使用的直线猫头塔作为研究对象,原始设计如图所示。该输电铁塔总高为,呼称高,在塔身坡度不变段,只设置了底层一个横隔面。在输电塔建模时,所有弦杆、主腹杆均采用梁单元,次腹杆为杆单元。对模型进行
5、静力分析的结果表明,铁塔的承载能力和变形能力均满足规范要求。丫决鼓又第一阶振型第二阶振型第三阶振型第四阶振型第五阶振型图翰电铁塔模型的前阶振型对模型进行模态分析的结果如图所示只显示前衰始翰电塔态分析阶模态,模型前阶振型对应的结构自振周期见表。阶数振动模态周期由表和图中可以看出猫头塔结构的第阶振型为方向平动振型局部振型叨方向的平动振型,第阶振型为方向的平动振型,这是局部振型合理的结构特性而结构的第、、、阶都出现了较大的方向平动振型月翻的局部振动振型,其中,第、、阶为方向的局部振型,第局部振型局部振型月印阶为方向的局部振,而且所
6、有局部振型均集中在塔身中下部交叉斜材及其附杆处,这种振型明显不合理’·】。振型分析结果表明,塔身中下部整体性很差。在动力荷载地震、风振作用下,如果结构激起局部振型,很有可能造成结构的动力失稳破坏仁’一’,因此,需对原结构进行改进,以使结构的动力特性趋于合理。输电塔动力特性的改进由输电塔模型的模态分析可见翰电塔出现局部振动的原因主要是因为产生较大变形的杆件刚度较小,从而引起结构局部抗侧刚度小所致。因此,改善输电塔的动力特性,可以通过增大结构局部抗侧刚度实现。本文采取以下两种方式来改善输电塔的动力特性其一是增加横隔,其二是直接增
7、大在局部振型中发生大变形的杆件的刚度。,增设橄隔面后结构动力特性分析在原模型的①、②、③、④单元分别增加一个横隔面,所用塔材于底层横隔面塔材一致,以改善结构的动力特性。将横隔增设在单元主腹杆的中间部位,即将横隔加在原结构局部振动较大的部位。其增设位置及增设布置如图所示,分析结果见图,模型前阶振型对应的结构自振周期见表。第期屈成忠等猫头塔结构动力特性分析由图可见,将横隔增设在单元主腹杆的中间部位,输裹增加橄用面后翰电塔模态分析电塔的第、阶振型为平动,第阶振型为扭转振型,第华振动模态周期方向平动振型阶振型为二阶平动振型,第阶振型
8、为局部振型,第阶二方向平动振型阶平动加局部振型。将图与图进行对比可以看出,在整体扭转振型方向二阶平动振型塔身中下部单元主腹杆的中间部位增加横隔面后有效的抑局部振型制了局部振型,整体性得到很大的提高。方向二阶平动加局部振型的岛峭自口叭哟峭价闪口峭增加横隔面前的结构增加横隔面后的结构横隔布里图
