[发明专利]基于塔线耦合影响因子的输电塔共振响应的等效阻尼系数计算方法

说明书

本发明公开了一种基于塔线耦合影响因子的输电塔共振响应的等效阻尼系数计算方法，具体为：基于塔线体系的布置方案和物理参数，构建塔线体系计算模型；设定导线、绝缘子串振动的假设条件，得到导线和绝缘子串的广义质量、广义刚度和广义阻尼；将导线和绝缘子串组合形成索结构体系；构建塔线耦合简化计算模型；基于杆塔结构组成塔线耦合简化计算模型，求取塔线体系下杆塔顺风向位移的共振分量的均方值和单塔时杆塔顺风向位移共振分量的均方值；从而得到二者的比例式；推导悬挂导线后塔线等效阻尼系数的计算公式，并计算得出对应的塔线等效阻尼系数。有益效果：考虑塔线耦合影响并且适用于常规输电塔设计和超高输电塔设计的等效阻尼系数。

技术领域

本发明涉及输电线塔及输电线路技术领域，具体的说是一种基于塔线耦合影响因子的输电塔共振响应的等效阻尼系数计算方法。

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。

模型的风洞试验研究是把握塔线耦合影响的重要手段之一。有学者设计出一种新型的架空输电导线，并对此进行风动试验研究，结果表明设计的导线可以有效减小极端天气下的风阻力，从而能够减弱塔线耦合对杆塔的不利影响。在对塔线体系的气动弹性模型进行风洞试验研究后，认为在对塔线体系进行理论计算或结构设计时，应同时考虑塔线耦合作用对背景响应和共振响应所造成的影响。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种基于塔线耦合影响因子的输电塔共振响应的等效阻尼系数计算方法，考虑塔线分离方法对共振响应的影响。通过建立塔线体系的简化计算模型，推导考虑塔线耦合影响的输电塔共振响应表达式，提出考虑塔线耦合影响并且适用于常规输电塔设计和超高输电塔设计的等效阻尼比。

为达到上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：

一种基于塔线耦合影响因子的输电塔共振响应的等效阻尼系数计算方法，其关键技术在于具体步骤为：

S1：基于塔线体系的布置方案和物理参数，构建塔线体系计算模型，并得到塔线体系计算模型图；

S2：设定导线和绝缘子串振动的假设条件，结合步骤S1得到的塔线体系中导线和绝缘子串的振型图以及迎风面、背风面导线和绝缘子串的广义质量、广义刚度和广义阻尼；并将塔线体系中导线和绝缘子串组合形成索结构体系；

S3：将步骤S2得到的数据构建索结构体系结合杆塔结构组成塔线耦合简化计算模型；

S4：基于杆塔结构组成塔线耦合简化计算模型，求取塔线体系下杆塔顺风向位移的共振分量的均方值和单塔时杆塔顺风向位移共振分量的均方值；从而得到二者的比例式；

S5：基于步骤S4得到的计算公式，推导悬挂导线后塔线等效阻尼系数，也称等效阻尼比的计算公式，并计算得出对应的塔线等效阻尼系数。

进一步的技术方案，步骤S1中，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。