文档介绍：第卷第期土木工程与管理学报..
年月.
高压输电塔线体系的地震响应研究
汪江, 陈站, 周臻,朱虹
.安徽省电力科学研究院,安徽合肥;东南大学土木工程学院,江苏南京
摘要:高压输电塔的塔线耦合作用显著,抗震分析时需采用三维有限元方法。本文以型输电
塔为例建立三维有限元模型。通过模态分析,得到单塔和塔线体系的振动特征。在横向地震荷载作用
下,对输电塔位移、基底反力及主材内力计算分析,讨论了地震作用对输电塔线体系的影响,提出一些有益结
论。
关键词:输电塔; 塔线体系; 模态分析; 时程分析
中图分类号:. 文献标识码: 文章编号:
输电塔结构是重要的生命线工程,对地震作在输电塔模型建立过程中,采用了如下简化
用十分敏感。高压输电塔的破坏将给人们的生命假定:输电塔模型全部由杆件构成,忽略爬梯
财产和社会经济带来不可估量的损失。年等辅助设施;忽略杆件之间的实际连接方式,
台湾地震中因高压输电塔、线路破坏造成直接和包括法兰连接、焊接和螺栓连接,杆件的计算长度
间接经济损失难以估计。因此,对高压输电塔假设为结点间距;忽略地基与基础与塔体的
结构进行高精度计算分析势在必行。对于采用有相互作用,不考虑地基和基础对塔的影响;
限元分析高压输电塔线体系,学者进行了一定的对于导线和地线,采用抛物线近似悬链线。
探索。文献用有限元获得输电塔的动力特建模时,使用梁单元模拟塔体弦杆、横隔杆、
性;文献利用梁杆混合体系分析输电塔,采用主腹杆等,以保证其整体刚度和稳定性。使用杆
导线等效刚度来考虑导线影响;文献采用梁单元模拟次腹杆,以降低模型局部刚度。导线采
杆单元模拟杆塔,采用杆单元模拟导线进行风致用预应力索单元模拟。
振动研究。基于以上条件,采用单元和
建筑物抗震分析通常采用振型分解反应谱单元建立输电塔有限元模型,采用建立
法,但考虑到高压输电塔塔线耦合的特殊性,简化导线模型。型输电塔架总高
模型存在一些不足,需进行时程分析对比计.,挡距取,每相导线为四分裂形式,
算。本文采用对输电塔及塔线体系建导线地线跨中垂度为,两端悬挂点等高。每
模,通过对输电塔结构模态分析和横向地震时程个输电塔底部四节点采用固定约束。最终在—
分析,比较单塔与塔线体系的振动特征和地震作中建立的三塔两线有限元模型如图所示。
用下的响应,讨论塔线耦合振动对结构的影响。
输电塔有限元建模
我国现行规范和规程’在计算模型方面
仅考虑单塔,不考虑导线、避雷针等作用。在
年台湾集集地震震灾报告中输电塔灾害的
主要原因在于“铁塔设计通常由风荷载控制,地
震荷载常被忽略”的设计思想,我国在输电塔抗图一型输电塔线三维模型
震设计方面有待完善。
收稿日期:
作者简介:汪江一,男,安徽安庆人,高级工程师,博士,研究方向为输电塔安全监测技术.
第期汪江等:高压输电塔线体系的地震响应研究· ·
模态分析替
模态分析是用于确定结构或部件的振动特
性,即结构的固有频率和振型,是承受动态荷载结
构设计的重要参数。在中提取模态有鼹鼹
多种方法,本文采用迭代法分析
输电塔有限元模型的固有频率和振型。表给出蘑鼹鼹
单塔和塔线体系的前三阶主要振型和频率,表
图塔线体系振型
中没有计入杆件或导线的局