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一種具有高抗風性能的架空輸電桿塔.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510336697.4

申請日:

2015.06.17

公開號:

CN104991998A

公開日:

2015.10.21

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):G06F 17/50申請日:20150617|||公開
IPC分類號: G06F17/50 主分類號: G06F17/50
申請人: 廣東電網有限責任公司電力科學研究院
發明人: 謝文平; 聶銘; 梁龍騰; 夏棟舟; 王偉; 李文勝
地址: 510080廣東省廣州市越秀區東風東路水均崗8號
優先權:
專利代理機構: 廣州知友專利商標代理有限公司44104 代理人: 周克佑
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510336697.4

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.12.11|||2015.11.18|||2015.10.21

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

一種具有高抗風性能的架空輸電桿塔,桿塔水平橫隔面包含有四根角柱主材(8),四根角柱主材設有四根水平邊框附加桿件(6)連接成框形、還設有兩根分別交叉支撐在對角角柱主材上的主支承桿(3);框形中的主支承桿上,固定支承有中心圓環(4),框形中還設有內切圓環(5),內切圓環的切點與水平邊框附加桿件固接、中點與主支承桿固接;中心圓環和內切圓環之間,對稱設有4個速度減振阻尼裝置(7),相對的速度減振阻尼裝置的連線與輸電導線方向夾角小于60°。本發明通過綜合速度減振、調諧質量減振和提高架空輸電桿塔性能三方面來降低架空輸電桿塔損毀的風險,針對性強、效果顯著且施工簡便,能夠廣泛的運用到架空輸電桿塔抗風技術領域。

權利要求書

權利要求書
1.  一種具有高抗風性能的架空輸電桿塔,所述的架空輸電桿塔水平橫隔面包含有四根角柱主材(8),其特征是:在結構分析和現場實測找出架空輸電桿塔薄弱部位的水平橫截面上,所述的四根角柱主材(8)設有四根水平邊框附加桿件(6)連接成框形、還設有兩根分別交叉支撐在對角角柱主材(8)上的主支承桿(3);所述框形中的主支承桿(3)上,固定支承有中心圓環(4),所述框形中還設有內切圓環(5),內切圓環(5)的切點與水平邊框附加桿件(6)固接、中點與所述的主支承桿(3)固接;所述的中心圓環(4)和內切圓環(5)之間,對稱設有4個速度減振阻尼裝置(7),相對的速度減振阻尼裝置(7)的連線與輸電導線方向夾角小于60°。

2.  根據權利要求1所述的具有高抗風性能的架空輸電桿塔,其特征是:所述的內切圓環(5)為分成四段相同的圓環形桿件,兩端固接在主支承桿(3)上,切點與水平邊框附加桿件(6)固接。

3.  根據權利要求1或2所述的具有高抗風性能的架空輸電桿塔,其特征是:所述的速度減振阻尼裝置(7)為粘滯阻尼器,其相關參數速算如下:
建立速度型減振阻尼裝置和架空輸電桿塔主體的系統方程,根據動力學原理,列出系統方程為:
[Ms]{u··(t)}+([Cs]+[Cd]){u·(t)}+([Ks]+[Kd]){u(t)}=[P(t)]]]>
式中,[Ms]、[Cs]和[Ks]分別為架空輸電桿塔的質量、阻尼和剛度矩陣;和{u(t)}分別為架空輸電桿塔的加速度、速度和位移向量;[Cd]和[Kd]為速度型阻尼減振裝置的阻尼和剛度矩陣,P(t)為外部風荷載;所述的調諧質量減振型阻尼器的優選阻尼比通過來確定,而優 選頻率通過來確定,其中,u為阻尼器質量塊的大小,通常在架空輸電桿塔的1%至5%。

說明書

說明書一種具有高抗風性能的架空輸電桿塔
技術領域
本發明涉及一種架空輸電桿塔,尤其是涉及一種具有高抗風性能的架空輸電桿塔。
背景技術
架空輸電桿塔是電能輸送環節中的重要組成部分,架空輸電桿塔的損壞倒塌將會導致電能輸送中斷,導致所有與之相關的行業癱瘓并有可能引發生火災等次生災害,造成嚴重損失。架空輸電桿塔作為高聳結構,加之導、地線跨距大,是風致響應明顯的結構,在強風的作用下,架空輸電桿塔的損毀現象時有發生。
架空送電線路桿塔結構設計技術規定(DLT5154-2002)中,架空輸電桿塔的橫隔面一般來說包含有四根角柱主材,由于規定中對于橫隔面僅提出構造要求,導致架空輸電桿塔普遍存在塔身處薄弱的問題。如何對架空輸電桿塔進行改造加固,提高架空輸電桿塔的抗風性能是目前一個迫切解決的問題。
發明內容
本發明所要解決的技術問題,就是提供一種具有高抗風性能的架空輸電桿塔,其有效地對架空輸電桿塔進行了改造加固,提高了架空輸電桿塔的抗風性能,有效預防架空輸電桿塔風致損毀,且施工方便,針對性好。
解決上述技術問題,本發明采用的技術方案如下:
一種具有高抗風性能的架空輸電桿塔,所述的架空輸電桿塔水平橫隔 面包含有四根角柱主材8,其特征是:在通過現有技術的結構分析和現場實測找出架空輸電桿塔薄弱部位的水平橫截面上,所述的四根角柱主材8依次通過四根水平邊框附加桿件6連接成框形、并設有兩根分別交叉支撐在對角角柱主材8上的主支承桿3;所述框形中的主支承桿3上,固定支承有中心圓環4,所述框形中還設有內切圓環5,內切圓環5的切點與水平邊框附加桿件6固接、中點與所述的主支承桿3固接;所述的中心圓環4和內切圓環5之間,對稱設有4個速度減振阻尼裝置7,相對的速度減振阻尼裝置7的連線與輸電導線方向夾角小于60°。
所述的內切圓環5為分成四段相同的圓環形桿件,兩端固接在主支承桿3上,切點與水平邊框附加桿件6固接。
所述的速度減振阻尼裝置7為粘滯阻尼器,也稱速度相關型阻尼器,其相關參數速算如下:
建立速度型減振阻尼裝置和架空輸電桿塔主體的系統方程,根據動力學原理,列出系統方程為:
[Ms]{u··(t)}+([Cs]+[Cd]){u·(t)}+([Ks]+[Kd]){u(t)}=[P(t)]]]>
式中,[Ms]、[Cs]和[Ks]分別為架空輸電桿塔的質量、阻尼和剛度矩陣;和{u(t)}分別為架空輸電桿塔的加速度、速度和位移向量;[Cd]和[Kd]為速度型阻尼減振裝置的阻尼和剛度矩陣,P(t)為外部風荷載。
所述的調諧質量減振型阻尼器的優選阻尼比通過來確定,而優選頻率通過來確定,其中,u為阻尼器質量塊的大小,通常在架空輸電桿塔的1%至5%。
這樣所有桿件和架空輸電桿塔主材約束成一個整體,形成一個能夠提高整體剛度和穩定性的支撐面;
本發明通過結構分析對比,將速度減振型支撐底座和調諧質量減振型阻尼器安裝在架空輸電桿塔上后,架空輸電桿塔結構的整體性能明顯提升,架空輸電桿塔損毀的風險降低,架空輸電桿塔的風致響應也明顯減小。架空輸電桿塔的抗風性能得到大幅提高。
有益效果:本發明提出的加固方法,從提高架空輸電桿塔局部強度和控制輸入到架空輸電桿塔的能量兩個方面著手,讓架空輸電桿塔在承受強風荷載的情況下保持穩定性能不至于損毀。本發明施工簡單,效果明顯,針對性強,能夠廣泛運用在架空輸電桿塔抗風加固領域。
附圖說明
圖1架空輸電桿塔的整體結構示意圖;
圖2架空輸電桿塔塔身薄弱處進行加固結構示意圖;
圖3速度減振型支撐底座示意圖。
圖中附圖標記:1為安裝在塔身薄弱處的阻尼器;2為安裝在塔身薄弱處的速度減振型支撐底座;3為速度減振型支撐底座的主支腳;4為中心圓環;5為圓環形附加桿件;6為外邊框附加桿件;7為速度減振阻尼裝置;8為架空輸電桿塔角柱主材。
具體實施方式
下面結合附圖與具體實施例對本發明作進一步說明。
實施例:選擇沿海地區易受臺風影響的架空輸電桿塔型如圖1所示的架空輸電桿塔作為實施例,架空輸電桿塔水平橫隔面包含有四根角柱主材 8。
通過現有技術的結構分析和現場實測的方法對架空輸電桿塔進行分析,找出架空輸電桿塔薄弱部位。
通過分析,如圖2所示的塔身中部橫隔面容易過早出現局部振型和桿件失穩,是主要的薄弱部位。所以選擇將速度減振型支撐底座和調諧質量減振型阻尼器安裝在如圖2所示的位置。
本發明的具有高抗風性能的架空輸電桿塔實施例,四根角柱主材8依次通過四根水平邊框附加桿件6連接成框形、并設有兩根分別交叉支撐在對角角柱主材8上的主支承桿3;框形中的主支承桿3上,固定支承有中心圓環4,框形中還設有內切圓環5,內切圓環5的切點與水平邊框附加桿件6固接、中點與所述的主支承桿3固接;中心圓環4和內切圓環5之間,對稱設有4個速度減振阻尼裝置7,相對的速度減振阻尼裝置7的連線與輸電導線方向夾角小于60°。
內切圓環5也可以為分成四段相同的圓環形桿件,兩端固接在主支承桿3上,切點與水平邊框附加桿件6固接。
具體步驟:根據塔身薄弱部位的桿件尺寸,對如圖3所示的速度減振型支撐底座的各個桿件尺寸進行設計,交付加工廠進行下料制作。安裝時,首先安裝兩根分別交叉支撐在對角角柱主材8上的主支承桿3,形成主要支撐結構,然后按照先圓環形附加桿件5、后外邊框附加桿件6的順序,依次將各根桿件安裝,最后約束成一個整體。其中各處的連接可采用螺栓連接,在加工廠預留好孔洞,現場只需要進行拼裝工作,易于施工操作。
將速度減振阻尼裝置7安裝在中心圓環4和圓環形附加桿件5之間, 為了提高耗能減振效果,速度減振阻尼裝置安裝在與順導線方向夾角小于60°的區域內,每側兩個為最優,再增加則耗能減振效果提升不明顯。速度減振阻尼裝置7與支撐支腳通過預留的螺栓孔連接。
根據架空輸電桿塔動力特性,對調諧質量減振型阻尼器的質量塊、調諧頻率的彈性元件和耗散架空輸電桿塔能量的阻尼元件的參數進行調整后,將調諧質量減振型阻尼器安裝在速度減振型支撐底座上,通過中心圓環4上預留的螺栓孔連接,形成速度減振型支撐底座。
可以建立速度型減振阻尼裝置和架空輸電桿塔主體的系統方程,根據動力學原理,列出系統方程為:
[Ms]{u··(t)}+([Cs]+[Cd]){u·(t)}+([Ks]+[Kd]){u(t)}=[P(t)]]]>
式中,[Ms]、[Cs]和[Ks]分別為架空輸電桿塔的的質量、阻尼和剛度矩陣;和{u(t)}分別為架空輸電桿塔的加速度、速度和位移向量;[Cd]和[Kd]為速度型阻尼減振裝置的阻尼和剛度矩陣。
根據具體步驟3調諧質量減振型阻尼器的優選阻尼比可通過來確定,而優選頻率可通過來確定,其中,u為阻尼器質量塊的大小,通常在架空輸電桿塔的1%至5%左右。
調諧質量減振型阻尼器的設計可根據結構分析和實測結果,確定質量塊質量大小、頻率比和阻尼比等參數,向廠家進行定制,阻尼器底板端板留設固定螺栓孔,在現場只需要進行簡單安裝工作。

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一種 具有 抗風性 架空 輸電 桿塔
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