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输电塔是一种量多而重要的生命线工程的电力设施。近十几年来,随着我国电力工业的飞速发展,越来越多的输电塔遍布神州大地。钢管塔由于其优越性而被越来越广泛的采用,对钢管塔的研究也显得越来越重要。由于输电线路杆塔具有轻质、高柔、小阻尼的特征,因而对风荷载的作用十分敏感。在强风作用下,塔架风损、风毁事故时有发生,造成了严重的后果。因此对风荷载的研究和分析有着十分重要的意义。
工程规范是工程实践经验的集中体现。本文通过对我国的设计规范与部分国外规范的介绍,对比了国内外规范关于风荷载作用的计算方法与钢管塔架体型系数的规定。各种规范对于风荷载的计算方法不尽相同,但也存在共同的元素,如设计风速,风振系数,高度变化系数与体型系数等。对钢管塔架体型系数的规定,美国荷载规范和日本荷载规范取值偏大,英国荷载规范中其取值随对应杆件雷诺数变化并且有一个上下限,正C荷载规范取值与英国荷载规范的上限接近。与上述国外规范相比,我国的荷载规范与技术规定对于钢管塔架体型系数的取值偏小。
刚性模型测力试验可以用来测量结构在风荷载作用下的平均风压分布和体型系数。本文以规划中的1000kV淮南至上海特高压输电线路里一基直线钢管塔为工程背景,对其一个节段模型进行高频测力天平风洞试验,得到作用在模型上的风荷载,并通过计算获得模型的体型系数。
根据试验结果得出以下结论:1.试验模型的体型系数随风向角变化而变化;顺线条方向体型系数最大值发生在风向角为15°时;垂直线条方向体型系数最大值发生在风向角为75°时;我国荷载规范和技术规定未考虑最不利风向角。2.试验结果与技术规定取值相比明显偏小;模型杆件对应雷诺数属于亚临界区,对于钢管塔架,大部分杆件对应雷诺数属于临界区或者超临界区,由方形钢管塔架的体型系数与雷诺数的关系易知,实际结构的体型系数取值应小于试验结果。试验验证了我国当前钢管塔架设计时体型系数取值的可靠性。