800kv拉線塔非線性響應報告

緒 引 輸電鐵塔風振響應研究現(xiàn) 結構動力學模型研 風振響應分析方法研 風洞試驗和現(xiàn)場試測研 風荷載作用機理研 風振系數(shù)的計 本文的主要研究內 風荷載的數(shù)值模 引 風的基本特 平均風的表 脈動風的表 風荷載計 脈動風模 自功率譜和互功率 風速時程模 本章小 塔線耦合體系靜力風荷載響 引 靜力非線性響應分 拉線塔模型靜力分析說 拉線塔靜力非線性分析及影 本章小 拉線塔動力特性分 引 拉線塔力學模 模態(tài)分 單柱拉線塔動力特性分 本章小 單柱拉線塔風振響應分 引 單柱拉線塔時程響應分 單塔風振響應計 塔線體系風振響應計 單柱拉線塔響應規(guī) 單柱拉線塔風振系數(shù)取值研 本章小 主要結 參考文 輸電線路桿塔根據(jù)不同的工程背景和用途，輸電塔可以分為多種形式，但是單從結構自身受力特點上來講，主要分為自立式（11）和拉線式（12）兩大類型。自立式鐵塔主要靠四個塔腿固定在基礎上，而拉線塔主要靠幾個拉線來保持結構的穩(wěn)定。由圖12可以看到，拉線塔主要由塔身與拉線組成，塔身通常采用格構式桁架結構，拉線數(shù)量一般超過四根且沿著塔高分層布置，拉線塔結構的塔身就是靠這些拉線自立式鐵塔使用范圍最為廣泛，然而拉線塔比自立塔具有一些獨特的優(yōu)勢。 圖1-1自立式鐵 圖1-2拉線式鐵20%~40%ZB1ZLMeLV拉V500kV成本低廉。因而世界上絕大多數(shù)國家在壓、特高壓等輸電線路中廣泛的采用拉線塔：比如南非Eskom公司將新型的拉線桿塔應用于Atlene-Pagasus的壓輸電線路上，該項目最終節(jié)約253萬，而且這種桿塔被應用于多個400kV的輸電工程[2]；俄羅斯、1150kV的Chelyabinsh-Itat線路中應用了大量的拉線塔，該工程最終節(jié)約了25%的鋼材[3]。法國、也有應用拉線塔的先例，同時各國也開始研發(fā)新型的拉線塔。將拉線式桿塔應用于壓、特高壓輸電線路必然會帶來巨大的經(jīng)濟1-1塔重1-3（存在預拉力13幾何非線性，拉線塔受力分析的主要在于拉線塔結構的計算，在拉線塔結構變形過程中，隨著塔身的擺動，一側的拉線被拉緊，而另一側的拉線被放松，拉線的應力與位移發(fā)生變化，結構的剛度也隨著不斷變化。對于拉線塔的靜力分析可查的文獻資料并不多見，對拉線塔的動力分析更是鳳毛翎角。拉線塔由于索的存在，整個結構偏柔，在風荷載作用下的結構動力反應特性還缺乏足夠的認識。目前各國對輸電桿塔的風振計算中，采用的都是在靜力荷載的基礎上乘以一個風振系數(shù)，風振系數(shù)綜合考慮了結構在風荷載作用下的動力響應，其中包括風速隨時間、空間相關性、結構的阻尼特性等因素。風振系數(shù)取值是否合理直接關系到輸電線路的安全性和經(jīng)濟性，由于輸結構動力學模型研模型、H.Yasul的梁和桁架模型、男的多質點模型等。H.Irvine詳細闡述了纜索振動動力分析方法，采用的是連續(xù)體模型。針對兩端固S.ozono等塔線耦聯(lián)擺動模型主要是針對體系動力響應在高頻階段的動力量彈簧，整系可以看成多個輸電塔在頂部以無質量的彈簧相連接而成。在低頻階H.Yasul等的梁和桁架混合模型是指將輸電塔系中輸電塔模擬為梁或桁架單男等將輸電塔簡化為由多個集中質量組成的串聯(lián)多自由度體系，將輸電線簡化為由多個剛性連桿相連的集中質點組成，輸電塔在頂部由連桿相連，就是輸電塔線體系的多質點模型。依據(jù)能量原理，進行輸電塔-線體系的動力響應分析時，輸電塔-線體系作平面外橫向振動和平面內縱向振動時分別將導線視為垂鏈和兩端固定的懸索[7-8]的影響。根據(jù)輸電塔-線體系的、大跨特點，對其在風載荷作用下的動力響應做了廣泛的研究，該模型可同時應用于方面的響應計算[9]。對漫灣一500kV輸電線路現(xiàn)場實測的基礎上，針對是否考慮輸電塔與導線的耦聯(lián)風振響應分析方法研頻域法根據(jù)結構的頻率特性間接揭示結構的動態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)特性，結構的激勵與響應關系通過傳遞函數(shù)建立并借助變換求得響應結果在結構的風振分析中，結構輸入激勵為風荷載譜，它按照隨機振動理論，對結構的微分方程進行一些簡化，并間接求解結構響應輸出，由于求解根據(jù)線性原理進行疊加，因此頻域分析法只針對線性定常結構，即線性結構。實際上拉線塔幾何非線性特征較強，它的剛度矩陣隨著荷載的變化而改變，資料顯示，頻域法不能正確、真實的反映在風荷載作用下幾何或材料非線性明顯的高聳柔性結構的動力響應[1]，如果采用頻域分析拉線塔的動力特性可能帶來較大偏差。時程分析求解方法上的優(yōu)化，最初時域法在計算時間方面的已經(jīng)解決，對非線性江陰大輸電塔工程的大塔線體系為研究背景，采用非線性時程分析方法對其不同方向的風荷載，討論了輸電線與輸電塔動力耦合情況。郭勇[14]等對舟山大輸風洞試驗和現(xiàn)場試測研aUa

E、慣性參數(shù)as、阻尼系數(shù)、雷諾數(shù)UDv佛羅德數(shù) 等[20]針對單桿式輸電塔-線體系的縮尺模型進行了風振響應的氣彈風洞試LoredoSouza等[21]根據(jù)氣彈風洞試驗中結構模型設計的要求，通過修正模型試驗風荷載作用機理研輸電塔常年在大氣中運行，受環(huán)境載荷影響較大，比如恒載（重力，動載（載荷可以視為靜載荷，是指大氣邊界層內傳遞周期遠大于輸電塔自振周期風速形成的風壓載荷；脈動風載荷可以視為動載荷，是指大氣邊界層內傳遞周期短且接近輸電塔由于脈動風的隨機性以及隨地域的廣泛性，以往對于輸電塔載荷的研究多集中于所以在輸電塔線體系風振反應中，既要考慮平均風的影響，又要計入脈動風的動力效mur[22-23]線體系動力反應顯著差別的重要因素。目前我國對于輸電塔的設計，計算風載荷時采用的是線路所在地統(tǒng)計到的三十年1060m1.51.25vnport根據(jù)各國記錄的多次風載荷，運用統(tǒng)計學的概念得出了典型的風速譜，并且已經(jīng)廣泛應用到各國的風載荷模擬中。P(z)P(z)gm(z)(2n

（1- m(z)(2n

(z)1g [M]{y(t)}[C]{y(t)}[K]{y(t)}

[K]{y(t)}{P(t)}[M]{y(t)}M、C、K——分別為多自由度體系的質量、阻尼和剛度矩陣y(t)y(t)y(t)——分別為不同質點處的水平加速度、速度和位移

{P}eq[K[K[K][{},{},...{}...{}][,...

[[K]{}1q1,[K]{}2q2,...[K]{}jqj,...[K]{}nqn[——{q——{}n——第n階振型向量；qn——第n階廣義坐標；n——自由度總數(shù)。 [K]{}(2n)2[M

[(2n)2q[M]{},...,(2n)2q[M]{},...,(2n)2q[M]{}

由式（1-8）在脈動風作用下，各質點處的等效靜力風荷載可視為各振型，取前面若干個）振型的慣性力作用

p(z)eq可視為有無窮多個（(或最大設計)分布風振慣性力pdj(z p(z)m(z)(2n)2(z) 上式中，己將qj(t)改為符號yj(z)表示

p(z)p(z)m(z)(2n)2

p(z)p(z)h(z)m(z)h(z)(2n)2

mz、hz——分別為為z高度處的集中質量和與風荷載相關的高度(z)表示，其表達式如下所示：(z)

P(z)Pc(z)Pd(z)1Pd

將式(1-11代入式(1-12m(z)h(z)(2n)2(z)g (z)

s

0

Sy1(z,g(2n)2m(z)(z)1 sz0

H

HHB(z

B(z)v(z)v(z)(z)(z)(z)(z)R(l,k,n)S

00 s

——m(z)h(z)(2n)2(z)g (z)

s

0

Sy1(z,g(2n)2m(z)(z)1 B(z)Msz 2HHB(z)B(

H1

00

ssv(z)v(z)(z)(z)1(z)1(z)Rxz(l,k,n)Sv(n)dzdzdxdxdng(2n)2m(z)(z)1 B(z)Ms HHB [

s B(z)v(z)v(z)(z)(z)(z)s

H1

Rxz(l,k,n)Sv(n)dzdzdxdxdn00 s——

進一步代入v(z)v(z)及w

210 2g(2n)2m(z)(z)v

HHB(z

B(

(z)1 10

) )s

2

2

1B(z)M1

00

s1

1(z)1

H1

Rxz(l,k,n)Sv(n)dzdzdxdxdnSv(n)——f1 f1 2243010

f

4KV

0x1200f0V10——10m處的平均風速；K——1-2；f——脈動風頻率(Hz)。表1- 地面狀 河灣、平

矮樹、 根據(jù)文獻[11]上式（1-16）可以改寫為(z)1gm(z)a

szw0

mzA(z——zg 2~2.5a(zz(z)1

————z——z——上式中的脈動增大系數(shù)H1(in)SfH1(in)Sf2 Davenport風譜，式（1-19）

（1-

1S(n)f1S(n)f21

1111/(124/1；

2vv

1 n11

式（1-20）表明此時僅與及T21

0式（1-18）中的2g(2n

H

zz'

1

12

)(z)(z')R(z,z')dz'

H

SH2(z)dz0

1 2g2g

H

1zz' H12(z)dzH10

1(z)1(z')Rz(z,z')dz'dz

mB取做常數(shù)，即認為質量和迎風面寬度不變，而實際高B進行修正，修正系數(shù)B表達式為：BB 上式中Bz高度處的寬度與底部寬度的比值，而的取值和高聳結《送電線路大工程勘測技術規(guī)定》[27]規(guī)對于高度不超過50m的輸電鐵塔可按本規(guī)定對于總高度超過50m的鐵塔應《送電線路桿塔結構設計技術規(guī)定》[28]規(guī)當塔高未超過60m時，桿塔風荷載調整系數(shù)根據(jù)表（1-3）取值，全塔采用一個統(tǒng)到上逐段增大的原則進行取值，但其平均值應大于1.6，否則需進行調整。1-3桿塔全高注：1.按線性插值法計算中間值；2.4~6《高聳結構設計規(guī)范》[29]規(guī)z,lx(H),e1 l l(H) l(z)B1(,T2)(,H) B

0

z(, lx(0) lx(0)z,lx(H),e(,H

1 l l(H) l(z) 01(, 0

z(,Hz

z

BlB

lH H

1

,T2

,H

z,lx(H),e,,lx(z) 0 2 l

l(0)1

z 脈動增大系數(shù)1

2 振型、結構外形的影響系數(shù)分別建立了兩種塔型的拉線塔：利用框架單元在SAP2000環(huán)境中建立了拉線塔塔載的數(shù)值模擬方法，針對拉線塔的實際情況，利用Davenport風速功率譜，選用線性濾波器AR法，編制了基于的脈動風AR法實現(xiàn)程序，準確有效地模擬了采樣任意高度和時刻的風速可因此可表示為平均風速和脈動風速之和z,tVzfz,tVz——zf(zt)——平均風的表

的影響，該高度的風速為梯度風速，高度為梯度風高度，而一般建筑物都是在梯度風Vz z

sz、Vz——zs、Vs————地表粗糙度系數(shù)。V

z

10Vz

lgzlg

lgzslg——脈動風的表橫風向和垂直風向的三維風紊流，通常可在時域與頻域內求解。根據(jù)隨機振動理論，脈動風的功率譜密度函數(shù)和相干函數(shù)是脈動風的兩大重要特性。L不1200，得出譜密度公式為見（1-16間的粘結力很小可忽略不計，則風速和風壓的轉換關系可由根據(jù)w12

w————g————風速(m/s)wwwfw——wf——

wrszw0——r——s——z——

zz

zz

350

HT其中，、HT按照統(tǒng)Davenport風功率譜和相關函數(shù)計算出脈動風風速fztz按照平均風指數(shù)計算公式V(z)

*Vs按照速度疊加公式(zt)V(z)fzt(z,按照F(t) sAs計算構件上的風荷載，其中As為構件擋風1.01.2。一般把隨機過程分為平穩(wěn)隨機和非平穩(wěn)隨機兩個過程，由此產(chǎn)生的隨機風載荷模擬方法也是建立在這兩大類的基礎上。對于風速時程模擬方法目前主要有線性濾波法、諧波法和小波生成法。然后將其逐漸近目標譜[35]。小波生成法基于小波理論，由Farge和Hayashi等[36-37]提出了由小波變換技術派生。（torgrivemethod）法以及自回歸（orgrsivemovingmethodA模擬精度較R38]R模型對其進行了風速時程相應分析。等[39]利用編程實現(xiàn)了AR法脈動風的模擬，并應用于江陰長江大橋風荷載的模擬結果表明效果較好和董石麟[40]采用多種不同的方法對[41]利用iul混合編程技術，編制了高壓輸電塔結構的空間三維風速時程模擬程序，并對輸電塔進行了風振響應分析。舒新玲和周岱[42]R速時程曲線并在程序開發(fā)上進行了討論。董軍等[43]R層建筑脈動風時程曲線樣本。李春祥等[44]同利用R模型在層建筑上驗證了其osi等[45]針對空間結構的脈動風模擬，對AR模型中的一些參數(shù)取值進行了優(yōu)化。張文富等[46]R模型模擬出來的風場進行R模型。。AR模型，對拉線塔的風速時程數(shù)值模擬進行深入的研究，并對模擬自功率譜和互功率f13353脈動風速譜是利用統(tǒng)計方法獲得的，獲得方法也很多，最著名、最常用的是f13353Kamimal

z,f

Simiiu

z,f

200

ff150530V2為地面摩擦VKV(z1n(zz)與地面粗糙度有關；其K0

fzVDavenport

2 x 22 z22

vz1vz2

f為頻率；Cx和CzEmilCx16；Cz10z1z2x1x2vz1和vz2為相應空間兩點的平均風xx2 y2 z2 f,x1,x2,y1,y2,z1,LxLy=50Lz=60

expf

三維相關性函數(shù)適用范圍較窄大多數(shù)采用的是Davenport建議的二相關性風速時程模ARVxyzt為空間AR模型可表示為pVx,y,z,tkVx,y,z,t k

xi,yi,zi——空間第i點坐標，i ,m，x、y、z為坐標向量矩陣p——,pk——k,pt——Nt——求解AR模型需同時求解回歸系數(shù)矩陣和隨機過程向量NtVTxyz,tjtVx,y,z,tVTx,ppkVx,y,kppkRjtRjtppRjtRjtk

j

,,ppR0kRktR0kppkRktk ，有

R

為p1mm階矩陣，I

TI為mppRNR0kRjkt，其中R為p1mp1m階自相關Toeplitz矩陣kRt

pt

,pRijmt——mm階矩陣，i ,p1，j ,p1，m,p

Sijfcos2fdf

i,k

,當ijSijf為脈動風速自功率譜密度函數(shù)；當i,m ,m，jm

jSijfSijf

SiifSjjfrijf

SiifSjjf——rijf——vzivzj——分別為第i點和第j點的平均風速由此可見，當知道脈動風速自譜密度函數(shù)Siif和相干函數(shù)rijf時，便可以確Sijf的大小其次是獨立隨機過程向量Nt的求NtLnt

nt, ntT RN進行CholeskyRNLT

L

L，L ，LL

i,jR R 2km

將求得的回歸系數(shù)矩陣和隨機過程向量Nt代入式（2-13，可以得到最終的ppVx,y,z,tkVx,y,z,t k1jtmjt

ppk

n1jtnmjt

jtk

脈動風速互功率譜密度函數(shù)SijfSiif和相干函數(shù)rijfAR模型系數(shù)矩陣RN的求解，可由Sijf代入方程（2-17）脈動風速時程Vx,y,zt的求解，可由隨機過程向量Nt代入式（2-23）根據(jù)上述過程，在環(huán)境下編制了生成脈動風的實現(xiàn)程序，程序界面如圖2-

2-1DavenportAR在、高聳建筑結構的抗風設計中，我國規(guī)范對于是否考慮風振影響以及如何30m1.5的房屋結構以及自振周期T0.25秒的塔架、桅桿、煙囪等高聳結構，應采用風振系數(shù)考慮風壓脈動分別建立了單柱拉線塔的單塔模型（3-1）和塔線耦合體系模型（3-23-13-2。3-1拉 1e- 3-絕緣子 對于塔線體系，設計參數(shù)為：塔水平檔距為480m，導線弧垂為16.1m，地線弧垂屬性見表3-3與表3-4，導地線端部按鉸接處理。導地線用SAP2000自帶的cable單元3-3EαW外dANFC≤g3-4 符 數(shù) 單EEα地線 W外dAN設計參數(shù) 重力加速g絕緣絕緣子3號拉4號拉1號拉2號拉3-13-2單柱拉線塔塔-由于非線性分析結果一般不能疊加，而在設計階段，通常需要考慮若干荷載的組合。因此，可以先定義一個初始靜力非線性工況，來考慮幾何非線性的影響，并使其剛度矩陣作為其他線性分析的基礎，使得所有分析結果對于設計是可以疊加的。本文通過S0（1）（2）P如下圖3-3為三塔四跨整體模型示意圖，為了更明確的表達單元和節(jié)點位置，拉右邊為后側。導線的兩端為鉸接，只限制導線的平動。圖3-4中標明單柱拉線塔的前號號張力張力前-前-前-圖3-4掛點詳位移。軸力的最大值是指單元在本身自重、導線自重以及風荷載作用下的力。掛串位3-4。各工況的有限元計算結果如下表：3-50軸力軸力前-前-前-前-后-后-后-后-表3- 掛 絕緣子絕緣子 導線最 地線最 導線最 地線最前前-后-后-后-后-表3- 掛 絕緣子絕緣子 導線最 地線最 導線最 地線最號張力張力前-前-前-前-后-后-后-后-表3- 軸力軸力前-前-前-前-后-后-后-后-表3- 軸力軸力前-前-前-前-后-后-后-后-表3- 軸力軸力前-前-前-前-后-后-后-后-表3- 左右左右左右0456090-絕緣絕緣子串前側-左絕緣子串前側-右絕緣子串后側-左絕緣子串后側-軸力軸力0°大 45°大 60°大 90°大 - 工況圖3- 3135可以看出，大風工況（33m/s無冰5°）絕緣子串軸力變90090°，其軸力依次增減小。前后前后前后前后0前后前后前后前后0456090- 斜弧斜弧垂/0°大 45°大 60°大 90°大 - 工況一跨-前一跨-后二跨一跨-前一跨-后二跨-前二跨-后三跨-前三跨-四跨-前四跨-從上表3-12與圖3-6可以看出中點斜弧垂在0°和45°大風工況下，沿風方向弧根據(jù)此前提供的各工況下斜弧垂的手算結果，-5°C16.1m，40°C18.6m，33m/s17m，而靜力計算所得三個工況-0.82%2%前后前后前后前后0前后前后前后前后0456090- 一跨一跨-前一跨-后二跨-前二跨-后三跨-前三跨-后四跨-前四跨-斜弧垂斜弧垂80°大 45°大 60°大 90°大 - 工況3-7各工況-地線中點斜弧垂（m）3-133-7045°大風工況下，沿風方向弧拉線塔塔作為一種多質點多自由度體系，其動力特性分析計算較復雜，有限元法作為一種普適方法，可以通過建立有限元模型進行仿真分析得到結構的動力特性。有SSS0。S0是由SI司開發(fā)研制的結構分析設計軟件，最初版本為SPilon經(jīng)過不斷的完善，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到現(xiàn)在的版本，在交通設施、工業(yè)建筑、公共建筑等工程領域提供了強大的結構分析技術?；赟P2000優(yōu)良的非線性計算表現(xiàn)，特別是S0對拉線塔的結構動力特性和動力響應進行分析。本章將根據(jù)有限元理論及分析方法，共建立了兩種動力分析有限元模型，分別為：1）單柱拉線塔單塔有限元模型；2）單柱拉線塔塔線耦合體系模型。Y向位移Y向對然會顯著影響到結果的準確性。在SAP2000中索力的施加有三種方法：一是直接施加p力；二是指定索的初應變；三是通過降溫法來實現(xiàn)。后兩種方法的索力必須存在方法，以cable單元模擬拉索的同時在索的上端施加要求大小的預應力。方向為ZXY軸，其他模型不再進行說明。MXKX

M、K、

X、X分別為質量矩陣、剛度矩陣、加速度向量和位移向量XsintX2sint2K2M

模態(tài)分析的任務就是求解上述方程，在SAP2000程序中提供了特征向量法和改進Rita向量法兩種。特征向量法采用的是子空間迭代法，其特點是求解精度高；改進Rita向量法由于所求的特征向量都與荷載有關，從而避免了不參與動態(tài)響應、對結用改進的Rita向量法計算。單柱拉線塔動力特性14-頻率周期1z2y34x5y678x9(a)一階振 (b)二階振(c)三階振 (d)四階振(e)五階振 (f)六階振(g)七階振 (h)八階振(i)九階振 (j)十階振4-1（0.007~0.013），H為56.7m0.397~0.737s1.222而拉線塔底部為鉸接，約束邊界的差異，用常規(guī)高聳結構設計拉線塔可能帶來不妥，對拉線塔的風振響應分析顯得尤為重要。從各階振型可以看出，由于拉線塔塔底為鉸支座，使得塔架容易出現(xiàn)繞z軸扭轉和橫向振動。500可以發(fā)現(xiàn)前面的模態(tài)均表現(xiàn)為輸電線的振動，且自振頻率與僅對輸電線進行模態(tài)分析時的自振頻率很相近，這是因為塔線體系中拉線塔的剛度遠大于導地線的剛度，模態(tài)求解中，塔線體系模態(tài)分析結果的低階模態(tài)均表現(xiàn)為導地線的模態(tài)，塔線體系與單塔128~1292（a）1T=（b）6T=（c）10T=（d）12T=（e）50T=（f）129T=（g）358T（h）495T（i）498T=4-2本章利用S0對兩種拉線塔（單柱、懸索）建立了有限元模型并進行了模態(tài)分析，結果表明，拉線塔的下部呈收縮錐形結構，導致容易出現(xiàn)塔繞高度方向扭轉，因此應考慮增大塔底部結構的抗扭剛度，其次拉線塔更容易出現(xiàn)振型：橫向一階彎曲頻率有一定的降低。結合上節(jié)模態(tài)分析結果，單柱拉線塔更容易發(fā)生扭動和橫向振動，本章主要進行0o（順導地線方向、90o（垂直導線方向、45o風荷載作用下的風振響p幾何非線性特性，因此采用非線性時程分析計算拉線塔的風振動力響應。時程分析本質上是對基本動力微分方程的求解，SAP2000中提供了改進的NewmarkWilson排列法Hiber-Huges-Taytor（HTT法法和ChungandHulbertHTTNewmarkSAP2000采用程序默認的求解法。本文在計零的系數(shù)（0~1/3之間。在結構動力分析中結構存在一定能量的耗散，能量的耗散通過阻尼來實現(xiàn)和定義。SAP2000的時程分析使用幾種方法定義結構在數(shù)值程序會自動計算質量比和剛度比阻尼，對于鋼結構，阻取0.02。本章對于單塔取0.03，塔線體系阻取0.04[46-47]單塔風振響應計14層，每一層一個加載點（5-111層（層數(shù)從塔底向上數(shù)5-1。層 加載點層

5-15-1面積 123456789本文以Davenport風譜、風荷載推導公式和基于工具箱編制了AR法程序，1033m/s；地貌類別為B類，0.16；k0.005N2048；計算階數(shù)，p4；tdt0.1s

計算時長SUMT200s。以下各圖（5-2）90°風模擬得到結構在不同高度處脈動風風速時程曲線和模擬譜與目標譜比較圖，限于篇幅只給36912層加載點速度速度0 功率譜功率譜密度5目標0-- - -

頻率3速度速度0 功率譜功率譜密度5目標0-- - -

頻率速度速度0 功率譜功率譜密度5目標0-- - -

頻率9速度速度0 功率譜功率譜密度5目標0-- - -

頻率5-2照風荷載計算公式計算出各層風荷載時程曲線。限于篇幅只列出90°大風的第1層、3層、第7層、第9層、第11層和第13層加載點處的風速時程（圖5-3a5-3f）和風荷載時程曲線圖(5-3g5-3m。13791313荷7荷9荷（m）13荷5-31.21.41）90第位位2-x位移位移/ 時間/3位移位移/ 時間/4位移位移/ 時間/5位移位移 時間6位移位移 時間7位移位移 時間8位移位移 時間9位移位移 時間10位移位移 時間x位移位移 時間120位移位移 時間13層位移響應時程5-4各層位移響應時程第速速2速度速度03速度速度0 時間4速度速度0 時間5速度速度0 時間6速度速度0 時間7速度速度0 時間8速度速度0 時間9速度速度0 時間10速度速度0 時間速度速度0 時間12速度速度0 時間13

5-5加速加速度0 時間1加速加速度0 時間2加速加速度0 時間3加速加速度0 時間4加速加速度0 時間5加速加速度0 時間/6加速加速度0 時間7加速加速度0 時間8加速加速度0 時間9加速加速度0 時間加速加速度0 時間加速加速度0 時間加速加速度0 時間5-6從位移響應（圖5-4、速度響應（圖5-5）和加速度響應（圖5-6）結果看出，單2）45-x0位移位移 時間/ 1-x0位移位移 時間/2-x20位移位移 時間/ 30位移位移 時間/ 40位移位移 時間/50位移位移 時間/ 60位移位移 時間/ 70位移位移 時間/8位移位移 時間/ 9位移位移 時間/ 10位移位移 時間/ 0位移位移 時間/120位移位移

13層位移響應時程5-7各層位移響應時程 .第速0速

.2速度速度0

.3速度速度0 時間/ 4速度速度0 時間/ 5速度速度0 時間/ 6速度速度0 時間/ 7速度速度0 8速度速度0 時間/ 9速度速度0 時間/10速度速度0 時間/ 速度速度0 時間/12速度速度0 13

5-8加速加速度 時間/1加速加速度0 時間/2加速加速度0 3加速加速度0 時間/4加速加速度0 時間/5加速加速度0 61加速加速度 時間/71加速加速度 時間/ 8加速加速度0 時間/ 9加速加速度0 時間/加速加速度0 時間/加速加速度0 時間/ 1加速加速度0 5-9從位移響應（圖5-7、速度響應（圖5-8）和加速度響應（圖5-9）結果看出，單3）0-x位移位移50 時間/1-x543位移位移10 時間/2-x8765位移位移3210 時間/ 3-x8位移位移420 時間/ 4-x位移位移6420 時間/5-x位移位移50 時間/6-x位移位移50 時間/7-x位移位移50 時間/ 80

.9位位

.10//

.位移位移 時間/12位移位移 13

5-10

.第速0速

.2速度速度0

.3速度速度0 時間/4速度速度0 時間/ 5速度速度0 時間/6速度速度0 7速度速度0 時間/8速度速度0 9速度速度0 時間/10速度速度0 時間/ 速度速度0 時間/ 12速度速度0 13

5-11加速加速度0 時間/ 1加速加速度0 時間/ 2加速加速度0 時間/ 31加速加速度0 時間/41加速加速度0 時間/51加速加速度0 61加速加速度0 時間/71加速加速度0 時間/81加速加速度 時間/ 9加速加速度0 時間/ 加速加速度0 時間/ 1加速加速度0 時間/2加速加速度0 5-121010層）響應減小，說明拉索拉索對拉線塔的動力行為起到了明顯的約束作用。塔線體系風振響應計1）9090o90o513、514515。

x位移位移 時間1x位移位移 時間2x位移位移 時間3x位移位移 時間4位移位移 時間5位移位移 時間6位移位移 時間7位移位移 時間8位移位移 時間9位移位移 時間10位移位移 時間位移位移 時間12位移位移 時間13

5-13第速速2速度速度0 時間3速度速度0 時間4速度速度0 時間5速度速度0 時間6速度速度0 時間7速度速度0 時間8速度速度0 時間9速度速度0 時間10速度速度0 時間速度速度0 時間12速度速度0 時間13

5-14第加加2速度速度03加速加速度0 時間4加速加速度0 時間5加速加速度0 時間6加速加速度0 時間7加速加速度0 時間8加速加速度0 時間9加速加速度0 時間加速加速度0 時間加速加速度0 時間加速加速度0 時間5-15（513速度響應（514）和加速度響應（515）整體上隨著塔高度的增高而增大。相比單塔動力響應來看，響應規(guī)律有所不同，這是由于導、地線使輸電塔體系的質量、剛度和阻尼有所增加，而使響應變大；2）45-x0位移位移 1-x0位移位移 2-x0位移位移 30位移位移 4-x位移位移 5位移位移 6位移位移 7位移位移 8位移位移 9位移位移 10位移位移 位移位移 12位移位移 13

5-16 第0速度速度 2速度速度 3速度速度0 4速度速度0 5速度速度 6速度速度 7速度速度 8速度速度0 9速度速度0 10速度速度0 速度速度0 12速度速度0 13

5-17 第加速加速 2 度 度/0 3加速加速度0 4加速加速度0 5加速加速度0 6加速加速度0 7加速加速度0 8加速加速度0 9加速加速度0 加速加速度0 加速加速度0 加速加速度0 135-18（516速度響應（517）和加速度響應（518）整體上隨著塔高度的增高而增大。相比單塔動力響應來看，響應規(guī)律有所不同，這是由于導、地線使輸電塔體系的質量、剛度和阻尼有所增加，而使響應變大，這點從下文中的風振系數(shù)也可以反映；3）0-x8位移位移420 1

-x32位移位移10 2-x654位移位移210 3-x864位移位移0 4-x8位移位移420 5-x8位移位移420 6-x位移位移6420 70 8位位0 9位移位移 10位移位移 位移位移 12位移位移 13

5-19 第2速度速度 2速度速度0 3速度速度0 4速度速度0 5速度速度0 6速度速度0 7速度速度0 8速度速度0 9速度速度 10速度速度0 速度速度0 12速度速度0 13

5-20 第加速加速 2 度/0 3加速加速度0 4加速加速度0 5加速加速度0 6加速加速度0 7加速加速度0 8加速加速度0 9加速加速度0 加速加速度0 加速加速度0 加速加速度0 5-21（519速度響應（520）和加速度響應（521）整體上隨著塔高度的增高而增大。相比單塔動力響應來看，響應規(guī)律有所不同，這是由于導、地線使輸電塔體系的質量、剛度和阻尼有所增加，而使響應變大；單柱拉線塔響應規(guī)根據(jù)前面結構時程響應分析的結果，本節(jié)主要研究單柱拉線塔對不同風向風荷載5-25-225-35-235-2數(shù)層0大 90度大45012364956789單塔單塔90度單塔45度單塔0度塔線體系90度塔線體系45度塔線體系0度高度/高度/0 位移均方差/5-225-3層數(shù)0差9045012364956789單塔單塔90度單塔45度單塔0度塔線體系90度塔線體系45度塔線體系0度高度/高度/00.000.000.250.300.350.400.450.500.550.600.650.70加速度均方差/5-235-25-22可以看出：單塔不同風向和塔線體系對應風向的位移均方差變化規(guī)律相同。塔身相同高度的位移均方差在0度時響應最大，說明單塔塔身對于0o大風位移響應最為敏感；塔線體系90o相比單塔90o位移均方差整體偏大，說明由于導地5-35-2390o風向的加速度均方差變化規(guī)律相同塔線體系90o相比單塔90o加速度均方差要小說明單塔對于0o大風加單柱拉線塔風振系數(shù)取值研須對脈動影響系數(shù)用系數(shù)B、塔底寬度為零，若按規(guī)范方法無法對寬度修正系數(shù)B進行取值，因此《建筑結構荷載規(guī)范》無法對拉線塔風振系數(shù)進行計算。同樣，拉線塔頂部與底部寬度比2也無法1.767。5-4~5-9。5-4按照時程分析結果計算單柱拉線塔風振系數(shù)（0°大風

重量

(

1161915-5按照時程分析結果計算單柱拉線塔風振系數(shù)（45°大風

重量

(

1161915-6按照時程分析結果計算單柱拉線塔風振系數(shù)（90°大風

重量

(

116191

重量

(

116191

重量

(

116191

重量

(

1161915-24單塔單塔90度單塔45度單塔0度塔線體系90度塔線體系45度塔線體系0度高度/高度/0 風振系數(shù)5-24根據(jù)程序的編制內容可知，脈風程序中已經(jīng)包含了平均風的因素。其中最大值可以反映平均風與脈動風之和的響應，平均值可以反映平均風的響應。單塔與塔線體系不54555-657。5-1090高 平均 均方 最大 風振系69 5-1145695-120695-1390695-1445695-150695-1669塔線塔線體系90°塔線體系45°塔線體系0°高度/高度/0 風振系數(shù)5-25單塔單塔90°單塔45°單塔0°高度/高度/0 風振系數(shù)5-265-4~5-95-24載規(guī)范》和《高聳結構設計規(guī)范》無法對拉線塔的風振系數(shù)進行取值，而《送電設計要求，但過于粗糙，風振系數(shù)沿高度上的變化情況。90o0o大風作用下更能誘發(fā)其振動。本章通過SAP2000對單柱拉線塔進行了時程響應分析，并按照不同的計算方法對對于單柱拉線塔這種下細上索約的結構按照目前規(guī)范有如下不足對單柱拉線塔施加不同風向，結果顯示0o大風更能誘發(fā)其振動本文利用SAP2000軟件建立了單柱拉線塔，首先討論了帶有拉索拉線塔模型（單AR濾波法編制了模擬脈動風生成程序，將數(shù)值模擬的風荷載施加在拉線塔上進行根據(jù)《送電線路桿塔結構設計技術規(guī)定，拉線塔在60m以下，可以取1.767羅毅．南非Eskom電力公司在壓輸電線采用拉線式桿塔的研究[J]．中國電力中國電工特高壓輸變電技術團．俄羅斯、超、特高壓輸變電技術發(fā)IrvineHM.CableStructure[M].Cambridge:TheMITOzonoS,MaedaJ.In-planedynamicinteractionbetweenatowerandconductorsatlowerfrequencies[J].EngineeringStructure,1992,14(4):210-216.YasuiH,MarukawaH,MomomuraY,etal. yticalstudyonwind-inducedvibrationofpowertransmissiontower[J].WindEng.Ind.Aerodyn.,1999,83(2):431-441.程與工程振動，1990：10(2)，73-87．，，LiangSG,MaZX,WangLZ.AnysisofWindInducedResponsesforDashengguanElectricalTransmissionTower-LineSystemacrosstheYangtzeRiver[C].Procedingsofthe10thInternati