文档介绍：要摘输电塔线体系作为高压电能输送的载体,是重要的生命线工程。这种结构体系具有杆塔高耸、跨度大且跨越地形绵延起伏,结构整体柔度随杆塔高度增加而非线性的增加,输电塔与输电线在不同量级的动力特性条件下藕联工作。在风雨以及导线覆冰等随机环境荷载作用下,动力响应形态复杂,敏感性强,具有高度的不确定性。环境荷载作用是输电塔线体系灾害性事故频繁发生的主要原因。根据环境荷载和结构体系的特征,在考虑风荷载梯度剖面分布,湍流脉动方向性、湍流强度和功率谱密度的基础上,分别采用时间序列法和谐波叠加法建立了适合输电塔线体系的风场简化模拟方法,有效地将三维风场分解为一维风场;结合积雨云形成和降雨的规律,按降雨量的大小确定降雨的速度规律,通过动量定理和牛顿第二定律,初步建立了雨对结构作用的荷载模型;针对风与降雨随机性同步发生的特点,提出了风单独作用以及风雨共同作用的荷载组合原则,为输电塔线体系在脉动风场作用下的数值分析创造荷载输入条件。针对输电塔线体系各组成部分的结构构成,提出了杆塔、绝缘子、输电线及边界条件的有限元建模原则与方法;确定了输电塔线体系风雨致振动响应时域分析的参数及过程方法;结合典型的环境荷载破坏实例,从单塔到塔线体系,从风荷载单独作用到风雨共同作用等不同角度全面分析了输电塔线体系的动力响应规律。分析表明:输电塔与导线的动力特性不在同一数量级,单纯地进行比较无实际意义,而应主要分析导线对输电塔结构动力响应的贡献程度;输电塔线体系的灾害性破坏多属于环境荷载超负荷引起的局部动态压弯失稳破坏,结构设计应根据环境荷载的地域特征,对定型塔进行结构局部适当加强处理。在频域分析的基础上,就环境荷载作用的输电塔顺风向响应,对基于弯矩、剪力和位移的准静态阵风荷载因子法进行了拓展和修正,解决了荷载组合、响应分量和响应因子的计算方法等问题,初步建立了环境荷载作用下输电塔的阵风响应因子法:考虑降雨作用,在阵风响应因子法中赋予响应分量以新的内涵,使分析方法的荷载范围得到外延;针对输电塔空间动力响应特征,初步探讨了三维阵风响应因子法的准静态设计理论架构与应用方法;采用输电塔实测数据分析,验证阵风响应因子法的可靠性和有效性,分析了与方法相关的敏感性影响因素。针对输电线路回路布设形式和线钵在寒冷气候条件下覆冰截面呈钝体截面的特征,分析了输电线横风振动的类型和发生机理;考虑输电线路的垂度效应,推导了不同线形条件下导线横风弛振失稳的判别准则;采用有限元方法,分别建立了分裂式导线弛振分大连理工大学博士学位论文
析的杂交模型和有限元模型,并根据运动方程的特征值性质讨论了导线弛振失稳的判别方法;结合具体分裂导线布线方式的弛振分析,初步揭示了输电线的力学特征、风场的湍流等因素对弛振的影响规律以及分裂导线弛振运动迹线的类型和运动规律。在系统分析输电塔在环境荷载作用下疲劳损伤发生、发展的原因和破坏机理的前提下,根据累积疲劳损伤理论与输电塔环境荷载效应的概率分布特性,建立了基于疲劳损伤的输电塔使用寿命评价方法,分析了结构疲劳使用寿命的影响因素;以输电塔疲劳损伤和设计使用寿命为控制条件,建立了以“一次二阶矩法”和“完全分布法”为理论基础的疲劳可靠度分析方法;根据应力峰值分布假定、地形气候条件和环境荷载组合等条件变化,分析了各因素对输电塔疲劳可靠性的影响程度;实例分析表明:降雨作用的结构疲劳可靠度有明显的不利影响,不容忽视。关键词:输电塔线体系;环境荷载模型法;实测数据分析;结构横风动力特征结构力学建模;结构动力响应;准静态分析方疲劳寿命与疲劳可靠性输电塔线体系环境荷载致振响应研究一
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作者签名:彳淙掌冢悍η僖颐独创性说明作者郑重声明:本博士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果,也不包含为获得大连理工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
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髀输电塔线体系动力响应研究