[发明专利]考虑塔线耦合效应的杆塔风荷载脉动折减系数计算方法

说明书

本发明公开了一种考虑塔线耦合效应的杆塔风荷载脉动折减系数计算方法，适用于常规输电塔和超高输电塔的杆塔风荷载脉动折减系数的表达式。从而提出了采用杆塔风荷载脉动折减系数来考虑塔线耦合影响的输电塔风荷载设计方法。接着，通过算例验证推导公式的合理性。最后，对等效阻尼比和脉动荷载组合系数进行参数分析。有益效果：考虑塔线耦合对共振响应分量的影响和ε_c后，可以更准确地设计杆塔。

技术领域

本发明涉及输电塔的设计技术领域，具体的说是一种考虑塔线耦合效应的杆塔风荷载脉动折减系数计算方法。

背景技术

输电塔的设计风荷载通常都是由单塔计算参数确定的，没有考虑输电塔挂线后产生的影响。然而实际工程中的输电线路是由输电塔、绝缘子串、导地线组成的塔线体系。为了让由单塔计算参数确定的设计风荷载能够准确地应用到塔线体系中，在计算设计风荷载时应考虑进塔线耦合的影响。

采用现场实测研究塔线耦合的影响是一种直接的研究方式。通过对输电线路进行现场实测，把握了塔线耦合体系的动力特性和气动阻尼特性。由于现场实测受风场特性不稳定的影响，测试结果的离散型较大，并且电晕会对测试结果有所干扰，影响测量精度，现场实测的研究结果需要进一步完善。

我国现行的电力相关标准采用塔线分离的方式，分别将杆塔、导线的等效静力风荷载施加到输电塔上，以此来设计输电塔。风荷载作用下，杆塔为小变形，荷载-位移满足线性叠加原理。如此，采用塔线分离的方式得到的杆塔最大风振位移为杆塔的等效静力风荷载引起的最大位移和导线的等效静力风荷载引起的最大位移的线性叠加。然而，这两部分荷载引起的最大位移并不是同时发生的，采用线性叠加的处理方式将会导致设计偏保守。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种考虑塔线耦合效应的杆塔风荷载脉动折减系数计算方法，适用于常规输电塔和超高输电塔的杆塔风荷载脉动折减系数的表达式。从而提出了采用杆塔风荷载脉动折减系数来考虑塔线耦合影响的输电塔风荷载设计方法。

为达到上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：

一种考虑塔线耦合效应的杆塔风荷载脉动折减系数计算方法，其关键技术在于具体步骤为：

S1：基于塔线体系的布置方案、物理参数以及单塔类型，构建塔线体系计算模型，并得到塔线体系计算模型图；

所述塔线体系计算模型中的杆塔为密实结构，塔身为正方形的变截面，由下至上尺寸变小，横担为等截面；所述塔线体系计算模型中的导线两端等高，与固定铰支座连接；所述塔线体系计算模型中的杆塔高度为H，横担悬臂长度为l_ca，绝缘子长度为l_in，导线跨度为L。导线挂点无高差；

所述单塔类型或为常规单塔，或为超高单塔；

S2：根据单塔类型，建立杆塔响应与杆塔风振系数的关系，得到塔高H处建立杆塔荷载引起塔顶位移的均方根值σ_ut(H)与杆塔风振系数β(H)的关系式；

当导线悬挂于杆塔顶部时，建立导线与导线风振系数的关系，得到导线荷载引起塔顶位移的均方根值σ_uc的计算公式；

S3：根据步骤S1得到的内容，采用SRSS的方法确定塔线体系下杆塔的峰值响应计算公式；

S4：基于步骤S3的塔线体系下杆塔的峰值响应计算公式，采用塔线分离方法，引入杆塔风荷载脉动折减系数，并得到所述杆塔的峰值响应计算公式的等价峰值响应计算公式；

S5：以塔顶位移响应为目标，对步骤S4得到的所述杆塔的峰值响应计算公式的等价峰值响应计算公式进一步更新，得到带未知导线荷载引起塔顶位移的均方根值和未知杆塔荷载引起塔顶位移的均方根值的脉动折减系数更新计算公式；