[发明专利]基于单自由度模型的单柱拉线塔扭振频率估算方法

权利要求书

1.基于单自由度模型的单柱拉线塔扭振频率估算方法，所述的单柱拉线塔包括主柱和横担，所述的主柱的中上部设有与地面连接的八组拉线，八组拉线组成拉线系统，主柱的底端与基础平面之间通过球形结构铰接；其特征在于：特高压单柱拉线塔主柱的抗扭刚度远大于其拉线系统的抗扭刚度，忽略主柱的扭转变形，利用单自由度模型来计算拉线塔的扭振频率，具体步骤如下：

（1）计算拉线系统的扭转刚度k_g

（1）

其中：T 为拉线系统所产生的扭矩，θ 为主柱发生的扭转角；

（2）拉线塔整体的转动惯量J

（2）

其中：J_m为拉线塔主柱及塔头的转动惯量，J_g为拉线系统的转动惯量；

（3）

式中n 为拉线塔角钢的总数目，M_i为第i 根角钢的质量，l_i为第i 根角钢的长度，φ_i为第i 根角钢与主柱中心轴心的夹角，d_i为第i 根角钢中点到主柱中心轴心的距离；

（4）

l_s为拉线挂点到主柱中心线的距离，m 为单根拉线的质量；

（3）计算拉线塔的扭振频率ω

由机械系统动力学可知，忽略系统的阻尼，则拉线塔的扭振频率可表示为

（5）

式中k_g为拉线系统的抗扭刚度，J 为拉线塔整体的转动惯量。

2.根据权利要求1所述的基于单自由度模型的单柱拉线塔扭振频率估算方法，其特征在于所述的八组拉线的扭转刚度为

（6）

式中，l₀为拉线的弦向长度，l_a为拉线锚地点到主柱中心线的距离，E_eq为弦向变形的等效切线弹性模量，A 为拉线的截面积，b 为主柱的宽度；

其中，弦向变形的等效切线弹性模量E_eq表达为：

（7）

式中，E_k为拉线材料的弹性模量，ρ 为拉线的密度，g 为重力加速度，α 为拉线与水平面夹角，σ_x为拉线弦向应力。