摘 要

Abstract - 5 -

第一章 绪论 - 6 -

1.1研究目的与意义 - 6 -

1.2输电杆塔结构响应研究现状 - 7 -

1.2.1 输电塔模型研究现状 - 7 -

1.2.2 输电杆塔风振响应研究现状 - 8 -

1.3 本文主要研究内容 - 10 -

第二章 输电杆塔分析模型 - 11 -

2.1输电杆塔分析模型 - 11 -

2.1.1输电杆塔分析模型的建立 - 11 -

2.1.2子单元刚度矩阵的建立 - 12 -

2.1.3空间梁单元刚度的建立 - 14 -

2.1.4转换矩阵 - 15 -

2.2非线性有限元计算理论 - 15 -

2.2.1采用牛顿迭代法的几何非线性问题 - 15 -

2.2.2 材料非线性问题 - 18 -

第三章 输电塔线体系分析模型及动力特性研究 - 22 -

3.1输电杆塔动力特性分析方法 - 22 -

3.2输电杆塔概况 - 22 -

3.3杆塔动力特性研究 - 24 -

第四章 输电杆塔加固方法研究 - 27 -

4.1 风荷载相关规范 - 27 -

4.1.1基本风压 - 27 -

4.1.2风压高度变化系数 - 29 -

4.2本文所用的风荷载 - 30 -

4.3加固方案研究 - 31 -

4.3.1概述 - 31 -

4.3.2杆件应力 - 33 -

4.3.3输电塔加固前后对比研究 - 40 -

4.3.4加固后的动力特性 - 45 -

第五章 结论 - 47 -

参考文献 - 48 -

致谢 - 49 -

摘要

近年来随着科技的进步，每家每户的电力需求是越来越多，所以也促进了电力事业的迅速发展，我国的输电线路也是伴随其发展进入了新的时期，一个个大型输电塔也如雨后春笋一般纷纷建成。在这样一个新时代，陆续更新的技术和材料也在潜移默化的影响着输电塔结构。输电塔线体系的特性是柔性大、阻尼小，也因此属于风敏感结构。输电线系统与一般的土木工程结构的不同点在于它是由导线与各个输电塔连接而成的一个整体的连续体。输电杆塔又由于长期暴露在野外，并且在强烈风荷载作用下其动力响应显著，所以容易引发损伤累积甚至倒塌。

为确保钢结构的输电杆塔能够在强风作用下有正常服役能力，以保证输电塔的正常使用。本研究将通过分析输电塔线体系的抗风薄弱部位和倒塔机理；采用规范方法进一步分析了输电塔的倒塔原因；对输电塔的薄弱部位进行了加固处理。研究通过在输电塔的薄弱部位进行加固处理后，其抗风能力是否能得到显著提高。

关键字：输电塔，动力特性，抗风设计，加固方法。

Abstract

In recent years, with the advancement of science and technology, the power demand of each household has been increasing, which has also promoted the rapid development of the electric power industry. China’s transmission lines have also entered a new era with its development. Transmission towers have also been built after spring rains. In such a new era, successively updated technologies and materials are also imperceptibly affecting the transmission tower structure. The characteristics of the transmission tower line system are high flexibility, low damping, and therefore are wind-sensitive structures. The most remarkable feature of the transmission line system is different from the general civil engineering structure. It is a continuum formed by the connection of wires and transmission towers. Due to long-term exposure to the field, transmission towers have a significant dynamic response under strong wind loads and can easily cause damage accumulation or even collapse. In order to ensure the normal service capacity of the transmission towers of steel structures under strong winds, the normal use of the transmission towers is guaranteed. This study will analyze the weak wind-resistant parts of the transmission tower line system and the mechanism of tower collapse, and further analyze the causes of the tower collapse using standardized methods; the weak parts of the transmission tower were reinforced. After the reinforcement of the weak parts of the transmission tower, it was investigated whether it could significantly improve its wind resistance.

Key Words: Transmission tower,Dynamic characteristics,Wind resistance design,Reinforcement method.

第一章 绪论

1.1研究目的与意义

近年来随着科技的进步，每家每户的电力需求是越来越多，所以也促进了电力事业的迅猛发展。而我国的输电线路也是与之一起发展并且进入了新的时期，一个个大型输电塔也如雨后春笋一般纷纷建成。在这样一个新时代，陆续更新的技术和材料也在潜移默化的影响着输电塔结构。现在的输电塔结构更趋向高、柔，输电导线的跨距也越来越大。输电塔线体系的特性是柔性大、阻尼小，也因此属于风敏感结构。

在我国，输电线系统的破坏情况还是不容乐观的，近年来我国已发生了多起输电线路的倒塌事故，在强风、温度效应、基础失效、冰雪等耦合荷载的作用下，已经有几十座输电塔架发生破坏甚至倒塌。而输电塔的破坏和坍塌都有可能伴有因“断电”所造成的次生灾害，这会为国家和人民带来了巨大经济损失。