风荷载作用的输电塔疲劳可靠度分析

来源 :大连交通大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:panzx777
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输电塔体系是国民经济发展中电力输送的重要生命线工程之一。本文选取六安500千伏双回路SZ34型塔体作为研究对象,对高压输电塔的动力响应特性、风荷载模拟以及结构在时变风荷载作用下的疲劳可靠度等问题展开研究。根据风荷载及输电塔结构的体系特征,考虑平均风特征与脉动风功率谱特点,采用谐波叠加法建立了风场模拟方法,利用MATLAB软件对风荷载进行编程,将风速划分为以公差3,数值范围1.5~16.5m/s的等差数列,分别计算了不同风速对应的时变响应。文章采用目标功率谱与模拟功率谱函数进行比较,验证了脉动风模拟程序的正确性。针对输电塔线体系结构特征,建立了塔线体系风致振动响应的分析方法及其对应的参数;考虑杆件受风面积和质量,简化塔体受风面为13个受力点;利用SAP2000软件对输电塔有限元模型仿真分析,获得输电塔的自振频率表和各阶振型图。通过静力分析得到七根关键杆件,确立以关键杆件代替系统分析的思路,研究输电塔疲劳寿命以及疲劳可靠度。分解输电塔杆件的受力特征,根据力学第四强度理论,获得L截面任一点的时程应力。简化雨流计数法,通过MATLAB软件编程,统计输电塔关键杆件的时程应力数据;以S-N曲线、Miner准则为理论基础,根据疲劳累积损伤理论建立了输电塔疲劳寿命预测方法。结果显示,塔体疲劳寿命仅为40年,该数据为输电塔维修及事故处理提供了依据。以塔体疲劳寿命为控制条件,结合Basquin方程、Miner准则、Goodman修正方程推导出以准疲劳寿命预测输电塔疲劳可靠度的方法—疲劳损伤概率模型法;以塔体时程应力为参数,以Weibull分布理论为基础,考虑S-N曲线存活率,获得预测输电塔疲劳可靠度的方法—Weibull法。文章采用两种方法分别计算了输电塔在假设条件下的疲劳可靠度,数据显示两种方法计算的可靠指标一致,并且将数据与塔体疲劳寿命进行比较,证明了方法的有效性。
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