1．目的及意义

1.1 目的

近代以来，随着我国经济的不断发展发展，工业生产和居民生活对电能的需求量增长强劲。与此同时，我国电力工业得到飞速发展，年发电量稳居世界前列，预计2020年将由目前的世界第二位跃居第一。在持续增加电能开发的同时，输电方式也由传统的高压、超高压输电技术，开始进入特高压输电技术的科学研究与建设规划阶段。伴随着电压等级不断提高，输电线路塔架的高度和档距也随之增加，输电塔架所受到的风荷载越来越大，输电塔线体系具有大跨、高柔的特征，在风荷载作用下塔线体系的振动响应较为剧烈，在强风作用下，倒塔事故时有发生，所以保证输电塔结构的安全性对电力输送来说非常重要。塔-线系统由刚度较大的输电铁塔和对风敏感的柔性导线组成。导线与输电塔二者之间相互影响，共同作用。实测结果表明，输电塔-导线之间的动力耦联作用会对输电塔结构的风振响应产生显著的影响。带有导线的输电塔的反应谱比普通钢塔频率成分要复杂得多。因此，精确的计算输电塔风振动力响应，必须考虑导线与塔之间的耦合关系，把输电塔与导线作为一个整体来考虑，即输电塔-线耦联体系。

对于输电线路塔线体系的研究，目前，国内外的研究者对塔线体系主要进行动力特性、风振响应及风振控制等方面的研究，以期能够达到提高塔线体系的抗震抗风能力、结构控制及优化设计的目标。输电线属于常见的几何非线性结构，实际工程计算中，输电线常被视为不能承受弯矩和压力的理想柔性索结构。柔性索的振动特性以及风振响应分析的相关研究已经开展很多。

以往对大跨越输电塔一线体系的研究多集中于准静态方面，随着输电规模的扩大与结构形式的复杂化，已不能满足设计要求。因此结构分析逐渐向动态分析转变，同时考虑塔-线体系的耦合效应、结构阻尼和气动阻尼力等因素的影响。导线在脉动风作用下振动，会产生变化的动张力。导线与输电塔形成复杂的动力耦联体系，二者之间相互影响，共同作用。因此，在研究输电线体系时，必须考虑导线与塔之间的耦合关系，把输电塔与导线作为一个整体来考虑，即输电塔-线耦联体系。国外工程界对输电塔－线体系的风振响应的研究得较早，且大多是基于试验基础上的研究，而国内工程界自二十世纪七十年代开始关注输电塔的抗风设计问题，但在输电塔－线耦联体系静力与动力风荷载理论分析与实验验证方面的研究却未能深入开展。目前来说，研究输电塔－线耦联体系风振问题的方法，大致包括现场实测、模型实验与理论模型分析三种，其中第三种方法以其经济、快速的特点应用最为广泛。

本次毕业论文的主要目的是以输电线路的抗风设计为工程背景，基于有限元软件ansys的平台上，选用理论模型分析的方法，建立输电塔－线耦联体系的三维精细化有限元建模，以此模型来计算在不同的计算风速下塔线体系的耦联风振动力响应，并分别对单塔、输电线、塔线体系进行数值模拟分析，了解其动力特性。

1.2意义

通过此次的毕业论文，了解了输电线路体系在风荷载作用下的不同运动规律，认识到了其在工程中的危害，风荷载对高层建筑起着非常重要的控制作用，本次的论文让我初步接触了结构风工程这个研究方向，感受到了科研的魅力；同时也初步学习了如何使用ansys结构分析有限元软件；学习了论文的写作方法，文献的查询使用办法等等，对将来的研究生学习和工作打下了良好的基础。 {title}

2. 研究的基本内容与方案

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2.1.基本内容：

本文的主要研究内容及步骤如下所示：

（1）基于有限元软件ANSYS开发环境，以某实际高压输电塔线为对象，建立输电塔－线耦联体系的三维精细化有限元建模。基于随机Fourier谱仿真获得风场，通过精细化的有限元模型，计算了设计风速作用下，塔－线耦联体系结构的风振动力响应。

（2）比较了塔线荷载分离、塔线结构解耦等五种工况下塔顶位移、关键主材应力，导线位移的动力响应的时域分布特点和概率特性。在一定程度上揭示塔线系统的中导线和塔体之间风荷载传递和相互作用的动力机制。