[发明专利]考虑梯度风和混凝土质量影响的超高输电塔风振系数简化计算方法

说明书

本发明公开了一种考虑梯度风和混凝土质量影响的超高输电塔风振系数简化计算方法，通过将输电塔分为剩余塔身、横隔面和横担3部分，通过分别考虑3部分的影响来逐步完善输电塔设计风振系数的计算模型。通过对复杂的多重积分函数进行非线性拟合和建立剩余塔身、横担和横隔面之间的空间分布关系的简化模型，达到简化计算目的。考虑超高输电塔梯度风高度因素和钢管中混凝土作为附加质量因素，获取修正系数θ_b、θ_l和θ_η，推导了带悬挑横担的输电塔的风振系数设计公式。计算步骤简单且最终设计效果好。

技术领域

本发明涉及技术领域，具体的说是一种考虑梯度风和混凝土质量影响的超高输电塔风振系数简化计算方法。

背景技术

超高输电塔是与常规输电塔相比较，其塔高超出梯度风高度的输电塔。

动力时程分析可以获得结构的风振响应，但是采用杆塔设计规范计算的风振系数简明、方便、省时，现阶段该方法仍被设计人员广泛采用。通过规范计算的风振系数应该具有能够使输电塔的风振响应和实际最大风振响应等效的作用。采用准确的风振系数进行杆塔设计是保证输电线路正常运行的前提。

现有电力相关标准现有电力相关标准中：例如文献(1)GB 50545-2010.110kV～750kV架空输电线路设计规范[S].北京:中国计划出版社,2010；(2)GB 50665-2011.1000kV架空输电线路设计规范[S].北京:中国计划出版社,2011；(3)DL/T 5154-2012.架空输电线路杆塔结构设计技术规定[S].北京:中国计划出版社,2012和(4)DL/T 5504-2015.等推荐了塔高60m以上时采用荷载规范计算风振系数。荷载规范的风振系数适用于外形和质量有规律变化的密实建筑物。在现有技术中，输电塔采用钢管混凝土和塔高超过规范对梯度风高度的限制也是荷载规范计算风振系数时没有考虑到的。采用随机振动理论计算输电塔的等效静力风荷载时，表达式涉及复杂的多重积分，并且输电塔的外形和质量分布不规律，很难用一个统一的表达式概括。因此，对于采用钢管混凝土和塔高超过规范对梯度风高度的限制的超高输电塔提出简洁、准确的输电塔风振系数计算公式是具有挑战的。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种考虑梯度风和混凝土质量影响的超高输电塔风振系数简化计算方法，考虑梯度风和混凝土质量影响因素，提出简洁、准确的输电塔风振系数计算公式。

为达到上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：

一种考虑梯度风和混凝土质量影响的超高输电塔风振系数简化计算方法，其特征在于具体步骤为：

S1：确定超高输电塔的计算参数，并确定超高输电塔所在地面粗糙度类别，设定10m高度处的平均分速超高输电塔的总高度H；跟开b₁；横担个数n_c；横担平均外伸长度

S2：通过水平均布荷载作用下结构的挠曲线获得步骤S1中的超高输电塔0°风向角的1阶侧弯振型φ₁(z)；

S3：根据荷载规范引入背景分量因子B_z(z)，进而计算超高输电塔的脉动风荷载在水平方向的相关系数ρ_x；

比较超高输电塔塔高和梯度风高度，计算脉动风荷载在竖直方向的相关系数ρ_z；

根据荷载规范引入并计算共振分量因子R；

确定地面粗糙度指数α；峰值因子g_s；10m高度处的湍流度I₁₀；

S4：根据步骤S1中超高输电塔所在地面粗糙度类别，获取背景分量因子的中间变量γ的拟合系数k_γ、a_γ、l_γ、m_γ和b_γ；