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输电塔—线体系覆冰荷载下的断线分析及分灾研究

作　者: 冯超
导　师: 殷志祥
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 结构工程
关键词: 输电塔-线体系 覆冰 断线 冲击荷载 分灾
分类号: TM753
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 94次
引　用: 1次
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内容摘要


近年来冰雪灾害频繁发生,使输电线路遭受严重破坏。特别是2008年我国南方发生严重大面积冰雪灾害,已导致严重的倒塔断线事故,给国家电网和国民经济造成巨大损失。因此,对输电线路的抗灾减灾研究具有重要的现实意义。本文基于一种分灾思想提出了输电塔-线体系结构的分灾抗冰设计方法,这一设计方法既能满足输电塔-线体系结构的正常使用要求,又能在发生特大冰雪灾害时最大程度保护输电塔结构主体不发生破坏,降低灾害损失,易于灾后重建工作。本文根据某直线型输电塔-线体系建立有限元模型,数值模拟了输电导(地)线覆冰增长过程,讨论了不同时期覆冰荷载作用对输电塔-线体系的影响,分析了不同厚度覆冰作用对输电塔-线体系自振特性的影响,分析了导线覆冰增长直至塔-线体系破坏的规律;对覆冰输电塔-线体系模型进行断线瞬态响应时程分析,研究了断线冲击荷载对输电塔-线体系的冲击影响;最后,根据数值模拟结果及在抗震领域广泛应用的分灾思想提出输电塔结构抗冰分灾设计措施,通过设置分灾元件和控制分灾元件的破坏对灾害荷载进行主动卸载,可以减少输电塔破坏程度,最大程度降低灾害损失,同时由于分灾元件破坏卸载能提高输电塔结构极限承载力和抵御雪灾时间,给救灾工作赢得宝贵时间,具有巨大经济效益。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-19
  1.1 选题背景  10-11
  1.2 输电塔-线体系基本概况  11-14
    1.2.1 输电线路及专业术语  11
    1.2.2 输电塔的类别和特点  11-12
    1.2.3 导（地）线的特点  12-14
    1.2.4 绝缘子串结构的特点  14
  1.3 输电线路覆冰、断线及分灾的国内外研究现状  14-18
    1.3.1 输电线路导线覆冰的国内外研究现状  14-16
    1.3.2 输电线路断线的国内外研究现状  16-17
    1.3.3 结构分灾设计研究现状  17-18
  1.4 存在问题及本文创新  18
  1.5 本文主要研究思路  18-19
2 有限元、模态分析和瞬态分析理论  19-27
  2.1 引言  19
  2.2 有限元分析基础理论  19-21
  2.3 非线性理论  21-22
    2.3.1 几何非线性  21
    2.3.2 材料非线性  21-22
  2.4 ANSYS 模态分析原理  22-24
    2.4.1 动力学平衡方程  22
    2.4.2 模态分析  22-23
    2.4.3 ANSYS 中模态提取方法  23-24
  2.5 ANSYS 瞬态分析原理  24-26
    2.5.1 瞬态分析基本方程  24-25
    2.5.2 瞬态动力分析方法  25-26
  2.6 本章小结  26-27
3 输电塔模型建立及模态分析  27-38
  3.1 引言  27
  3.2 塔-线体系有限元模型  27-29
    3.2.1 塔架有限元模型  27
    3.2.2 导（地）线的有限元模型  27-29
    3.2.3 绝缘子串的有限元模型  29
  3.3 塔-线体系的动力特性  29-37
    3.3.1 单塔动力特性  29-31
    3.3.2 导(地)线的动力特性  31-34
    3.3.3 塔-线体系动力特性  34-37
  3.4 本章小结  37-38
4 输电塔-线体系覆冰过程分析  38-49
  4.1 引言  38
  4.2 覆冰的形成  38-39
  4.3 覆冰事故分析  39-40
  4.4 覆冰灾害实例调查  40-44
    4.4.1 覆冰采样  41
    4.4.2 线路冰灾受损统计  41-44
  4.5 输电塔-线体系覆冰数值模拟分析  44-47
  4.6 本章小结  47-49
5 输电塔-线体系断线分析  49-65
  5.1 引言  49
  5.2 某输电塔的断线分析步骤  49
  5.3 覆冰作用下输电塔-线体系断线初始态分析  49-51
  5.4 瞬间断线模拟  51
  5.5 输电塔-线体系断线各工况分析  51-61
    5.5.1 导地线断一根工况  52-57
    5.5.2 导地线断两根工况  57-61
  5.6 两种断线工况的对比分析  61-62
  5.7 各工况下的冲击荷载和冲击系数  62-64
  5.8 本章小结  64-65
6 输电塔抗冰分灾设计构想  65-77
  6.1 分灾思想产生背景  65-66
  6.2 概念的提出  66-68
  6.3 结构分灾设计的原则  68-69
  6.4 基于投资—效益准则的分灾算例  69
  6.5 结构分灾思想在抗震设计中的应用  69-71
  6.6 输电塔分灾设计措施  71-73
  6.7 分灾设计评价  73-75
  6.8 本章小结  75-77
7 结论和展望  77-80
  7.1 本文主要结论  77-78
  7.2 今后的工作展望  78-80
参考文献  80-83
作者简历  83-85
学位论文数据集  85-86

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 线路及杆塔 > 杆塔的机械计算及设计
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