高压架空输电线路体系是一种大跨度、高柔性结构,具有本质非线性的特征,然而现行规范则是把输电塔和输电线分开进行设计的,将输电线所承受的风荷载以静力荷载的形式施加在输电塔挂线点上,同时采用风荷载调整系数来近似考虑输电线的风振效应,不考虑输电塔与输电线振动之间的相互影响。这种线性设计理论对于塔线体系的非线性振动特性估计不足,使得强风时输电线路结构的破坏较为严重。因此,从塔线体系整体的角度来分析输电塔与输电线振动的相互影响规律,对于更准确地把握塔线体系的本质非线性振动特性以及体系在风荷载作用下的响应特点具有较大的实际意义,同时也可为塔线体系的合理设计提供参考依据。论文首先建立了输电塔线体系的有限元分析模型、模拟了作用在塔线体系上的风荷载,接着对输电线的非线性振动特性进行了理论分析和有限元数值模拟研究,然后分析了输电塔线耦联体系的非线性振动特性,讨论了阻尼、自由振动初始位能、激励幅值等参数对体系振动特性的影响,论文最后对设计风速下输电塔线体系的风致非线性振动进行了计算分析。本文主要结论如下:(1)输电线面内外振动的高阶振动频率与基频存在近似整数倍的关系,面内外高阶振动频率存在近似1:1的关系,输电线具有本质非线性特征。(2)自由振动条件下,输电线面内外振动会发生耦合,产生较大的位移和动张力幅值,能量在面内外振动之间转移,随着初始能量的增大,耦合现象会更加明显,同时阻尼并不能抑制内共振的产生。输电线上的能量会向非直接受激励的输电塔架转移,输电塔架的响应呈现发散特点,因此,在较大初始能量的条件下,不考虑塔线耦联作用对于输电塔是偏于危险的。(3)谐波激励下,输电线会产生主共振响应,位移和动张力幅值都会明显增大,而且随着激励幅值的增加,共振现象更加明显。输电塔架与输电线也会产生较自由振动时更为强烈的共振响应。地线由于缺乏绝缘子的约束,故对于简谐激励更为敏感,同时也会引发塔架更为强烈的振动响应。因此,简谐激励下,输电塔架的设计需考虑耦联作用。(4)设置阻尼对于线性振动具有很好的抑制振幅作用,但对于非线性振动,阻尼的设置有可能引发体系振动的发散性,使得结构振动呈现不稳定的特点。塔线体系在简谐激励和风致振动中,阻尼的设置不一定会对体系振动起到抑制作用。因此在现实工程中,阻尼装置要经过设计合理放置。(5)风荷载作用在输电线上,由于内共振的作用,输电线的振动能量会向输电塔架发生转移,此时塔架上的振动能量包含了输电线内共振传递的能量也包含了风荷载引起的能量。因此输电线路体系的耦合作用是不容忽视的。