特高压输电塔

采用计算流体动力学（computational fluid dynamics，CFD）数值模拟方法研究了龙卷风作用下特高压输电塔的风荷载特性。通过建立龙卷风风场的CFD数值模型，验证了龙卷风风场结构的合理性。进一步建立特高压输电塔的精细化数值模型，重点分析了风场中不同位置和不同风向角下输电塔各塔段的体型系数。研究结果表明：输电塔上部第1~4塔段在距离龙卷风风场中心1.5D（D为核心半径）处所受风荷载最大，下部第5~9塔段在距离龙卷风风场中心1.0D处所受风荷载最大；输电塔整体在距离龙卷风风场中心1.0D处所受风荷载最大。随着与龙卷风中心距离的增大，输电塔整塔横向风载系数最不利风向角从60°增大至90°，纵向风载体型系数最不利风向角在0°~30°范围内变化。在距离风场中心1.0D和1.5D处，输电塔整塔风载体型系数模拟值要大于规范值。

针对特高压输电塔结构高、柔度大、阻尼小的动力特点，系统阐述了粘弹性阻尼层在输电塔阻尼提升中的作用，从粘弹性材料本构关系着手，明确了PRONY 级数在时、频域中的确定方法；深入分析了粘弹性约束阻尼层复合结构的力学特点，提出了简单、有效的杆系-实体混合有限元模型，该模型适用于分析粘弹性阻尼层在输电塔结构阻尼提升的作用机理，进而可达到控制输电塔振动的目的。在此理论基础上，以一特高压输电塔为研究背景，基于ABAQUS 有限元软件对敷设粘弹性阻尼层的铁塔模型开展相关的数值仿真计算。计算结果表明粘弹性约束阻尼层可有效提高输电塔的模态阻尼，不失为一种经济有效的振动控制方法。