摘要
输电线路是国民经济发展的关键工程，也是保障人民生活的生命线工程。输电塔?线体系是一种复杂的空间耦联体系，耦合作用使得输电塔的动力特性和风振响应情况十分复杂。本文以某500kV送电线路的一塔两线体系为研究对象，通过开展输电塔及输电塔-线体系完全气弹模型风洞试验的对比研究，从耦联体系引起的输电塔结构动力特性的变化、静风荷载特性的变化，以及随机脉动风振响应特性变化三个层面逐步深入揭示耦联机制的作用规律。通过分析对比在不同风向角和风速下单塔及塔-线体系的风振响应的变化规律，开展了输电线路风效应耦联机制的研究。本文的主要研究内容和结论包括： （1）根据气弹模型的相似准则，设计制作了输电塔-线体系气弹模型，验证了输电塔模型的动力特性。并与输电塔-线体系模型的动力特性进行对比，研究发现塔线的相互耦合作用导致输电塔的动力特性发生了改变。最后进行了单塔及塔-线体系气弹模型在多工况下的风洞试验，得到了其在不同风向角和风速下的风振响应。 （2）通过分析风洞试验测得的输电单塔的塔顶位移风振响应数据，从响应的统计特性和功率谱分布等方面出发，得到其塔顶位移均值、均方根和极值和功率谱密度等随风速和风向角变化的规律。发现由于单塔顺线路方向为弱轴向，刚度较小，造成顺线路方向位移响应大于垂直线路方向，使得单塔以弱轴向的顺线路方向振动为主要贡献；30°风向角为单塔的最不利风向角工况。 （3）根据试验测得的输电塔-线体系和单塔的塔顶位移风振响应数据，通过分析对比两者响应的统计特性变化、脉动响应的功率谱特征及共振频率变化、背景和共振分量贡献变化、气动阻尼以及风振系数的变化等多方面入手，分析了挂线后杆塔风荷载效应的变化规律，开展了输电线路风效应耦联机制的研究。研究发现由于塔线的耦合作用，导致90°风向角成为了输电塔-线体系的风振响应的最不利风向角。 本文试验针对某典型500kV猫头塔的线路展开，其试验方案、分析方法及结论可供其他不同类型的输电塔-线体系结构的风效应耦联机制的试验和理论研究借鉴，也为输电线路的抗风防灾设计提供了基础数据和有益参考。
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