[发明专利]抑制钢管塔腹杆横风向振动的缠绕式螺旋线扰流器

说明书

本发明公开了一种抑制钢管塔腹杆横风向振动的缠绕式螺旋线扰流器，包括螺旋缠绕于腹杆外壁上的螺旋线，所述螺旋线的两端均与卡接于所述腹杆外壁上且与所述螺旋线端头对应的定位件连接；所述螺旋线的横截面为棱角结构且沿长度方向横截面积逐渐变大或者变小。本发明采用上述结构的抑制钢管塔腹杆横风向振动的缠绕式螺旋线扰流器，通过螺旋线沿长度方向360°盘旋缠绕在腹杆上，起到破碎腹杆尾流卡门涡、调整腹杆上下截面形状及质量分布、减小不同高度旋涡相关性等多重作用，从而彻底抑制腹杆横风向振动。

技术领域

本发明涉及一种抑制格构式钢管塔腹杆风向振动技术，尤其涉及一种抑制钢管塔腹杆横风向振动的缠绕式螺旋线扰流器。

背景技术

格构式钢管塔是一种主要部件为钢管，其它部件用钢管或者型钢组合而成的格构式塔架，是架空输电线路来支持导线和避雷线的支持结构。上世纪80年代，国际上许多国家在开发特高压输电线路时，开始将钢管型材应用到了铁塔结构中，出现了以钢管为塔体主材的钢管塔。钢管塔结构由于其断面刚度较大，截面受力特性较好，受力简洁、外形美观等突出优点，在不同电压等级的线路中得到了很好的发展。尤其是在大跨越结构、城市电网杆塔结构中应用较多。在日本，1000kV的超高压线路及高塔中几乎全部使用了钢管塔。我国借鉴国外经验，在500kV双回路铁塔和同塔四回铁塔中使用钢管型材，并表现出了其良好性能和效益。

当风流经钢管这样的非流线型截面时，会在物体截面两侧及尾部产生交替脱落的旋涡，并在物体上形成与风向垂直的周期性力。特定条件下，当旋涡脱落频率接近结构自振频率时，发生涡激共振，这种振动的方向垂直于来流方向，因此又被称之为横风向振动。当钢管的截面与长度方向相比很小时候，即杆件为大柔度杆时，这种振动会非常剧烈，长时间的横风向涡激振动，会引起钢管、导线、金具连接部位疲劳，导致钢管端部、导线、金具磨损断裂，对格构式钢管塔斜腹杆构件的破坏作用非常大。如果再遇到较大的台风，还会引起倒塔事故，极大的影响着输电线路的安全运行，且带来巨大的经济损失。我国每年因输电线路跳闸断线，停电所造成的经济损失高达数千万元人民。

目前而言，针对格构式钢管塔斜腹杆横风向振动控制，可参考的文献并不是很多，针对其他建筑结构横风向振动控制的措施主要有三种；

1、结构措施

结构措施是通过采用更加高效的材料或结构体系，以增加结构截面等方法来提高结构整体刚度和质量。例如：超高层建筑中，常把建筑截面做成束筒结构，从而有效降低其横风向振动。

2、耗能减振措施

耗能减振措施是在结构某些部位设置阻尼装置，通过耗能装置的摩擦、弯曲或弹塑性变形来耗散或吸收结构的振动能量，以减小结构振幅。例如：超高层建筑中，常在高层的顶部设置调谐质量阻尼器，调谐液体阻尼器，摆式质量阻尼器，以控制其横风向振动。

3、气动措施

气动措施是通过改变建筑外形或采用附加气动装置、或利用外部形状主动对局部流场施加干扰来改变结构的气动特性，控制边界层分离和旋涡脱落。