覆冰电线静力响应与动力特性分析.pdf

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1、88低温建筑技术2015年第7期(总第205期)DOI：10．13905／j．cnki．dwjz．2015．07．033覆冰电线静力响应与动力特性分析刘晨阳(天津港疆建设开发有限公司，天津30046,3)【摘要】电线是一种典型柔性悬索结构。论文构建电线静力分析方法与步骤，并以某孤立挡架空电线为例，进行了电线的找形分析，对覆冰工况下的电线静力响应与动力特性进行了研究。研究表明：构建的电线静力分析方法与步骤正确可行，研究结果为工程的安全评价提供了理论依据。【关键词】电线；非线性有限元；找形；静力响应；动力特性【中图分类号】TU392．2【文献标识码】B【文章编号】10

2、01—6864{2015}07—0088—03架空电线是一种典型柔性悬索结构，表现出极强，JM一8(2)的几何非线性。架空电线从放样到最后安装分别经0过无应力状态、初始状态和工作状态。其中无应力状式中，为档矩中央最大弧垂；z、与(3r。的含义态是指加工放样的电线，电线内不存在应力；初始状同式(1)。态是指拉电线仅承受自重和预应力(预拉力)作用下电线整档线长为：T22T的自平衡状态。工作状态是指在初始状态的基础上=z++(3)考虑外部荷载作用下，所形成的新的平衡状态。通常‘‘20’u0所谓的找形，就是确定电线的初始状态。然而电线的式中，h为悬挂点高差；z、y与or。

3、的含义同式初始形态和初始预应力为一对相互影响的未知量，即(1)。预加张拉力的不同而电线呈现不同的形态，不同的张1．2电线静力分析的方法拉状态，电线的刚度也不同，这是对电线找形分析¨由于架空电线在荷载作用下一般处于小应变、大工作的主要难点。同时电线找形分析也是电线静力位移状态，所以该类结构的有限元计算需考虑结构的与动力分析的研究基础。因此，本文将通过构建电线几何非线性问题。架空电线非线性有限元分析的基静力分析方法与步骤，对某孤立挡架空电线模型进行本假设与理论分析的基本假设一致。利用非线性有分析研究，以便为工程的安全提供理论依据。限元，基于调整材料参数法，进行架空电线

4、静力分析1输电导线找形理论的具体方法与步骤如下：1．1输电导线的平抛物线方程理论解(1)首先建立架空电线的几何模型，电线的弹当导线中部弧垂与档距z之比小于10％时，输性模量取很小的值，电线材料初始应变值取任意值。电电线悬挂在两基杆塔间呈平抛物线形状。在进行(2)给定电线档距中部的弧垂值，根据公式电线力学分析时，作如下假设：(1)，计算得到有限元模型上的每个节点的Y坐标值，(1)电线是没有刚度的柔性索链，只能承受拉并将其作为可动位移值施加到有限元模型上的相应力而不能承受弯矩。节点上，考虑电线的大变形与应力刚化，将电线有限(2)电线材料符合胡克定律。元模型的节点移动到

5、指定的位置。(3)当悬挂点间的高差角较小时，电线的荷载(3)将第(2)步计算结果读人软件，更新计算模沿档距方向上均匀分布。型的几何形状，删除有限元模型上的每个节点约束，根据上述假设，电线悬挂在两基杆塔间呈平抛物从新施加架空电线的实际位移约束。将电线材料弹线形状。性模量修改为实际值，根据电线的控制应力值，由公取任意均布荷载作用下，不等高架空电线的平抛式8=，调整初始应变值，使得弹性模量与应变值物线方程如下公式(1)：的乘积等于电线初始形态下的张力值。考虑电线的Y：m一L-型(1)。Z(3ro大变形与应力刚化，再次进行非线性有限元分析，得式中，、，，为坐标值；2为跨度

6、；为高差角；y为到电线模型各个节点的节点力。比重；or。为电线最低点0点的应力。(4)将计算得到的电线模型各个节点的节点力档距中央最大弧垂如下公式(2)：反向施加到电线模型各个节点，从而实现电线的找形刘晨阳：覆冰电线静力响应与动力特性分析89工作，即得到电线的初始状态。形因素和线路自身的特点，初步确定在自重作用下，(5)在节点上叠加上覆冰荷载，考虑电线的大电线跨中初始弧垂高度=7．5m，设计覆冰厚变形与应力刚化，进行非线性有限元分析，即得到工度30mm。作状态下电线的静力响应，从而得到电线的工作状态。由于ANSYS不能直接实现找形功能，本文根据解表1电线特性参数析

7、找形法，利用APDL语言编程求解，从而实现电线的找形与静力响应分析。1．3动力特性分析模态分析是电线振动分析的起点。但是电线进行模态分析时必须考虑预应力，这是与通常结构分析2．2有限元模型与找形分析的显著差异。采用大型有限元软件ANSYS，建立不等高输电电模态分析的求解是经典的特征值问题，可表线模型，其中斜直线段为导线的初始模型，如图1所示为：示。采用两节点Linkl0单元划分模型，打开几何非线【】{i)=∞【】．[咖)(4)性及应力刚度选项，采用全Newton—Raphson方法，根式中，tO。、[】、[K】、【M1分别为第i阶模态的据电线静力分析方法的前4步，

8、进行非线性