特高压酒杯型输电塔—线体系模型振动台阵试验研究

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1、特高压酒杯型输电塔线体系模型振动台阵试验研究特高压输电塔 - 线体系是社会生活中最关键的基础设施之一, 确保特高压输电塔线体系的安全有效运行具有重要的现实意义。然而, 通过近几年世界范围内的数次大地震的震后调查表明, 高压输电塔 - 线体系在地震中破坏倒塌现象严重。因此 , 进行特高压输电塔 - 线体系抗震研究是必要的和有意义的。本项目以锡盟山东 1000 千伏特高压交流输变电工程线路悬垂塔为背景, 开展几何相似比为 1:15 的缩尺模型试验 , 进行了“塔 - 线体系”等振动台多台阵模型试验 , 研究了模型塔在七度和八度基本、常遇以及罕遇烈度下的地震响应 , 分析比较了 0.21g不同地震波

2、的双向激励和行波效应等对模型动力响应的影响, 获得了以下几点主要结论 :(1) 设计制作了输电塔线体系振动台试验模型, 完善了塔线体系模型试验方法 , 分析了模型塔与原型塔的频率相似比, 并通过试验验证了该模型塔设计的合理性。其中 , 单塔未配重模型的一阶自振频率和二阶自振频率分别为16.388Hz 和17.412Hz, 模型与原型满足相似比设计; 单塔配重模型的一阶自振频率和二阶自振频率分别为 7.202Hz 和 7.568Hz, 也满足质量相似比关系。 不过阻尼相差较大 ,导地线会明显增加塔体的阻尼。(2) 单塔两线模型试验结果表明 , 单塔两线模型较单塔模型频率一阶频率降低了 0.82%

3、, 二阶频率降低了 4.23%, 由此可知导线的非线性振动降低了模型塔的频率 , 降低了模型塔结构的地震响应 ; 试验结果还表明 , 导线对模型塔的垂直于线路方向 (Y 向) 的影响要大于顺线路方向 (X 向 ) 的影响。通过对结构放大系数进行分析可知 , 导线与塔体的耦合作用以及自身的非线性振动对中主塔结构的Y 向响应影响较大 ; 双向地震作用下 , 虽然减小了横担的放大系数, 降低了横担的地震响应结果 , 却增大了塔体身部结构以下部分的地震响应。(3) 三塔四线模型试验结果表明 , 一致激励时的八度罕遇作用下 , 结构 ( 三塔四线模型 ) 基本处于弹性阶段 , 未发生损伤或破坏 , 说明该型结构具有较好的抗震性能 , 能够抵御强地震作用。 不过 , 一致激励作用下应变响应和放大系数结果表明 ,双向地震增大了塔体的地震响应。行波效应作用下塔体的地震响应受到地震波输入类型的影响, 既可能增大结构反应 , 又可能减小结构反应。