800kv拉线塔非线性响应报告

绪 引 输电铁塔风振响应研究现 结构动力学模型研 风振响应分析方法研 风洞试验和现场试测研 风荷载作用机理研 风振系数的计 本文的主要研究内 风荷载的数值模 引 风的基本特 平均风的表 脉动风的表 风荷载计 脉动风模 自功率谱和互功率 风速时程模 本章小 塔线耦合体系静力风荷载响 引 静力非线性响应分 拉线塔模型静力分析说 拉线塔静力非线性分析及影 本章小 拉线塔动力特性分 引 拉线塔力学模 模态分 单柱拉线塔动力特性分 本章小 单柱拉线塔风振响应分 引 单柱拉线塔时程响应分 单塔风振响应计 塔线体系风振响应计 单柱拉线塔响应规 单柱拉线塔风振系数取值研 本章小 主要结 参考文 输电线路杆塔根据不同的工程背景和用途，输电塔可以分为多种形式，但是单从结构自身受力特点上来讲，主要分为自立式（11）和拉线式（12）两大类型。自立式铁塔主要靠四个塔腿固定在基础上，而拉线塔主要靠几个拉线来保持结构的稳定。由图12可以看到，拉线塔主要由塔身与拉线组成，塔身通常采用格构式桁架结构，拉线数量一般超过四根且沿着塔高分层布置，拉线塔结构的塔身就是靠这些拉线自立式铁塔使用范围最为广泛，然而拉线塔比自立塔具有一些独特的优势。 图1-1自立式铁 图1-2拉线式铁20%~40%ZB1ZLMeLV拉V500kV成本低廉。因而世界上绝大多数国家在压、特高压等输电线路中广泛的采用拉线塔：比如南非Eskom公司将新型的拉线杆塔应用于Atlene-Pagasus的压输电线路上，该项目最终节约253万，而且这种杆塔被应用于多个400kV的输电工程[2]；俄罗斯、1150kV的Chelyabinsh-Itat线路中应用了大量的拉线塔，该工程最终节约了25%的钢材[3]。法国、也有应用拉线塔的先例，同时各国也开始研发新型的拉线塔。将拉线式杆塔应用于压、特高压输电线路必然会带来巨大的经济1-1塔重1-3（存在预拉力13几何非线性，拉线塔受力分析的主要在于拉线塔结构的计算，在拉线塔结构变形过程中，随着塔身的摆动，一侧的拉线被拉紧，而另一侧的拉线被放松，拉线的应力与位移发生变化，结构的刚度也随着不断变化。对于拉线塔的静力分析可查的文献资料并不多见，对拉线塔的动力分析更是凤毛翎角。拉线塔由于索的存在，整个结构偏柔，在风荷载作用下的结构动力反应特性还缺乏足够的认识。目前各国对输电杆塔的风振计算中，采用的都是在静力荷载的基础上乘以一个风振系数，风振系数综合考虑了结构在风荷载作用下的动力响应，其中包括风速随时间、空间相关性、结构的阻尼特性等因素。风振系数取值是否合理直接关系到输电线路的安全性和经济性，由于输结构动力学模型研模型、H.Yasul的梁和桁架模型、男的多质点模型等。H.Irvine详细阐述了缆索振动动力分析方法，采用的是连续体模型。针对两端固S.ozono等塔线耦联摆动模型主要是针对体系动力响应在高频阶段的动力量弹簧，整系可以看成多个输电塔在顶部以无质量的弹簧相连接而成。在低频阶H.Yasul等的梁和桁架混合模型是指将输电塔系中输电塔模拟为梁或桁架单男等将输电塔简化为由多个集中质量组成的串联多自由度体系，将输电线简化为由多个刚性连杆相连的集中质点组成，输电塔在顶部由连杆相连，就是输电塔线体系的多质点模型。依据能量原理，进行输电塔-线体系的动力响应分析时，输电塔-线体系作平面外横向振动和平面内纵向振动时分别将导线视为垂链和两端固定的悬索[7-8]的影响。根据输电塔-线体系的、大跨特点，对其在风载荷作用下的动力响应做了广泛的研究，该模型可同时应用于方面的响应计算[9]。对漫湾一500kV输电线路现场实测的基础上，针对是否考虑输电塔与导线的耦联风振响应分析方法研频域法根据结构的频率特性间接揭示结构的动态特性和稳态特性，结构的激励与响应关系通过传递函数建立并借助变换求得响应结果在结构的风振分析中，结构输入激励为风荷载谱，它按照随机振动理论，对结构的微分方程进行一些简化，并间接求解结构响应输出，由于求解根据线性原理进行叠加，因此频域分析法只针对线性定常结构，即线性结构。实际上拉线塔几何非线性特征较强，它的刚度矩阵随着荷载的变化而改变，资料显示，频域法不能正确、真实的反映在风荷载作用下几何或材料非线性明显的高耸柔性结构的动力响应[1]，如果采用频域分析拉线塔的动力特性可能带来较大偏差。时程分析求解方法上的优化，最初时域法在计算时间方面的已经解决，对非线性江阴大输电塔工程的大塔线体系为研究背景，采用非线性时程分析方法对其不同方向的风荷载，讨论了输电线与输电塔动力耦合情况。郭勇[14]等对舟山大输风洞试验和现场试测研aUa

E、惯性参数as、阻尼系数、雷诺数UDv佛罗德数 等[20]针对单杆式输电塔-线体系的缩尺模型进行了风振响应的气弹风洞试LoredoSouza等[21]根据气弹风洞试验中结构模型设计的要求，通过修正模型试验风荷载作用机理研输电塔常年在大气中运行，受环境载荷影响较大，比如恒载（重力，动载（载荷可以视为静载荷，是指大气边界层内传递周期远大于输电塔自振周期风速形成的风压载荷；脉动风载荷可以视为动载荷，是指大气边界层内传递周期短且接近输电塔由于脉动风的随机性以及随地域的广泛性，以往对于输电塔载荷的研究多集中于所以在输电塔线体系风振反应中，既要考虑平均风的影响，又要计入脉动风的动力效mur[22-23]线体系动力反应显著差别的重要因素。目前我国对于输电塔的设计，计算风载荷时采用的是线路所在地统计到的三十年1060m1.51.25vnport根据各国记录的多次风载荷，运用统计学的概念得出了典型的风速谱，并且已经广泛应用到各国的风载荷模拟中。P(z)P(z)gm(z)(2n

（1- m(z)(2n

(z)1g [M]{y(t)}[C]{y(t)}[K]{y(t)}

[K]{y(t)}{P(t)}[M]{y(t)}M、C、K——分别为多自由度体系的质量、阻尼和刚度矩阵y(t)y(t)y(t)——分别为不同质点处的水平加速度、速度和位移

{P}eq[K[K[K][{},{},...{}...{}][,...

[[K]{}1q1,[K]{}2q2,...[K]{}jqj,...[K]{}nqn[——{q——{}n——第n阶振型向量；qn——第n阶广义坐标；n——自由度总数。 [K]{}(2n)2[M

[(2n)2q[M]{},...,(2n)2q[M]{},...,(2n)2q[M]{}

由式（1-8）在脉动风作用下，各质点处的等效静力风荷载可视为各振型，取前面若干个）振型的惯性力作用

p(z)eq可视为有无穷多个（(或最大设计)分布风振惯性力pdj(z p(z)m(z)(2n)2(z) 上式中，己将qj(t)改为符号yj(z)表示

p(z)p(z)m(z)(2n)2

p(z)p(z)h(z)m(z)h(z)(2n)2

mz、hz——分别为为z高度处的集中质量和与风荷载相关的高度(z)表示，其表达式如下所示：(z)

P(z)Pc(z)Pd(z)1Pd

将式(1-11代入式(1-12m(z)h(z)(2n)2(z)g (z)

s

0

Sy1(z,g(2n)2m(z)(z)1 sz0

H

HHB(z

B(z)v(z)v(z)(z)(z)(z)(z)R(l,k,n)S

00 s

——m(z)h(z)(2n)2(z)g (z)

s

0

Sy1(z,g(2n)2m(z)(z)1 B(z)Msz 2HHB(z)B(

H1

00

ssv(z)v(z)(z)(z)1(z)1(z)Rxz(l,k,n)Sv(n)dzdzdxdxdng(2n)2m(z)(z)1 B(z)Ms HHB [

s B(z)v(z)v(z)(z)(z)(z)s

H1

Rxz(l,k,n)Sv(n)dzdzdxdxdn00 s——

进一步代入v(z)v(z)及w

210 2g(2n)2m(z)(z)v

HHB(z

B(

(z)1 10

) )s

2

2

1B(z)M1

00

s1

1(z)1

H1

Rxz(l,k,n)Sv(n)dzdzdxdxdnSv(n)——f1 f1 2243010

f

4KV

0x1200f0V10——10m处的平均风速；K——1-2；f——脉动风频率(Hz)。表1- 地面状 河湾、平

矮树、 根据文献[11]上式（1-16）可以改写为(z)1gm(z)a

szw0

mzA(z——zg 2~2.5a(zz(z)1

————z——z——上式中的脉动增大系数H1(in)SfH1(in)Sf2 Davenport风谱，式（1-19）

（1-

1S(n)f1S(n)f21

1111/(124/1；

2vv

1 n11

式（1-20）表明此时仅与及T21

0式（1-18）中的2g(2n

H

zz'

1

12

)(z)(z')R(z,z')dz'

H

SH2(z)dz0

1 2g2g

H

1zz' H12(z)dzH10

1(z)1(z')Rz(z,z')dz'dz

mB取做常数，即认为质量和迎风面宽度不变，而实际高B进行修正，修正系数B表达式为：BB 上式中Bz高度处的宽度与底部宽度的比值，而的取值和高耸结《送电线路大工程勘测技术规定》[27]规对于高度不超过50m的输电铁塔可按本规定对于总高度超过50m的铁塔应《送电线路杆塔结构设计技术规定》[28]规当塔高未超过60m时，杆塔风荷载调整系数根据表（1-3）取值，全塔采用一个统到上逐段增大的原则进行取值，但其平均值应大于1.6，否则需进行调整。1-3杆塔全高注：1.按线性插值法计算中间值；2.4~6《高耸结构设计规范》[29]规z,lx(H),e1 l l(H) l(z)B1(,T2)(,H) B

0

z(, lx(0) lx(0)z,lx(H),e(,H

1 l l(H) l(z) 01(, 0

z(,Hz

z

BlB

lH H

1

,T2

,H

z,lx(H),e,,lx(z) 0 2 l

l(0)1

z 脉动增大系数1

2 振型、结构外形的影响系数分别建立了两种塔型的拉线塔：利用框架单元在SAP2000环境中建立了拉线塔塔载的数值模拟方法，针对拉线塔的实际情况，利用Davenport风速功率谱，选用线性滤波器AR法，编制了基于的脉动风AR法实现程序，准确有效地模拟了采样任意高度和时刻的风速可因此可表示为平均风速和脉动风速之和z,tVzfz,tVz——zf(zt)——平均风的表

的影响，该高度的风速为梯度风速，高度为梯度风高度，而一般建筑物都是在梯度风Vz z

sz、Vz——zs、Vs————地表粗糙度系数。V

z

10Vz

lgzlg

lgzslg——脉动风的表横风向和垂直风向的三维风紊流，通常可在时域与频域内求解。根据随机振动理论，脉动风的功率谱密度函数和相干函数是脉动风的两大重要特性。L不1200，得出谱密度公式为见（1-16间的粘结力很小可忽略不计，则风速和风压的转换关系可由根据w12

w————g————风速(m/s)wwwfw——wf——

wrszw0——r——s——z——

zz

zz

350

HT其中，、HT按照统Davenport风功率谱和相关函数计算出脉动风风速fztz按照平均风指数计算公式V(z)

*Vs按照速度叠加公式(zt)V(z)fzt(z,按照F(t) sAs计算构件上的风荷载，其中As为构件挡风1.01.2。一般把随机过程分为平稳随机和非平稳随机两个过程，由此产生的随机风载荷模拟方法也是建立在这两大类的基础上。对于风速时程模拟方法目前主要有线性滤波法、谐波法和小波生成法。然后将其逐渐近目标谱[35]。小波生成法基于小波理论，由Farge和Hayashi等[36-37]提出了由小波变换技术派生。（torgrivemethod）法以及自回归（orgrsivemovingmethodA模拟精度较R38]R模型对其进行了风速时程相应分析。等[39]利用编程实现了AR法脉动风的模拟，并应用于江阴长江大桥风荷载的模拟结果表明效果较好和董石麟[40]采用多种不同的方法对[41]利用iul混合编程技术，编制了高压输电塔结构的空间三维风速时程模拟程序，并对输电塔进行了风振响应分析。舒新玲和周岱[42]R速时程曲线并在程序开发上进行了讨论。董军等[43]R层建筑脉动风时程曲线样本。李春祥等[44]同利用R模型在层建筑上验证了其osi等[45]针对空间结构的脉动风模拟，对AR模型中的一些参数取值进行了优化。张文富等[46]R模型模拟出来的风场进行R模型。。AR模型，对拉线塔的风速时程数值模拟进行深入的研究，并对模拟自功率谱和互功率f13353脉动风速谱是利用统计方法获得的，获得方法也很多，最著名、最常用的是f13353Kamimal

z,f

Simiiu

z,f

200

ff150530V2为地面摩擦VKV(z1n(zz)与地面粗糙度有关；其K0

fzVDavenport

2 x 22 z22

vz1vz2

f为频率；Cx和CzEmilCx16；Cz10z1z2x1x2vz1和vz2为相应空间两点的平均风xx2 y2 z2 f,x1,x2,y1,y2,z1,LxLy=50Lz=60

expf

三维相关性函数适用范围较窄大多数采用的是Davenport建议的二相关性风速时程模ARVxyzt为空间AR模型可表示为pVx,y,z,tkVx,y,z,t k

xi,yi,zi——空间第i点坐标，i ,m，x、y、z为坐标向量矩阵p——,pk——k,pt——Nt——求解AR模型需同时求解回归系数矩阵和随机过程向量NtVTxyz,tjtVx,y,z,tVTx,ppkVx,y,kppkRjtRjtppRjtRjtk

j

,,ppR0kRktR0kppkRktk ，有

R

为p1mm阶矩阵，I

TI为mppRNR0kRjkt，其中R为p1mp1m阶自相关Toeplitz矩阵kRt

pt

,pRijmt——mm阶矩阵，i ,p1，j ,p1，m,p

Sijfcos2fdf

i,k

,当ijSijf为脉动风速自功率谱密度函数；当i,m ,m，jm

jSijfSijf

SiifSjjfrijf

SiifSjjf——rijf——vzivzj——分别为第i点和第j点的平均风速由此可见，当知道脉动风速自谱密度函数Siif和相干函数rijf时，便可以确Sijf的大小其次是独立随机过程向量Nt的求NtLnt

nt, ntT RN进行CholeskyRNLT

L

L，L ，LL

i,jR R 2km

将求得的回归系数矩阵和随机过程向量Nt代入式（2-13，可以得到最终的ppVx,y,z,tkVx,y,z,t k1jtmjt

ppk

n1jtnmjt

jtk

脉动风速互功率谱密度函数SijfSiif和相干函数rijfAR模型系数矩阵RN的求解，可由Sijf代入方程（2-17）脉动风速时程Vx,y,zt的求解，可由随机过程向量Nt代入式（2-23）根据上述过程，在环境下编制了生成脉动风的实现程序，程序界面如图2-

2-1DavenportAR在、高耸建筑结构的抗风设计中，我国规范对于是否考虑风振影响以及如何30m1.5的房屋结构以及自振周期T0.25秒的塔架、桅杆、烟囱等高耸结构，应采用风振系数考虑风压脉动分别建立了单柱拉线塔的单塔模型（3-1）和塔线耦合体系模型（3-23-13-2。3-1拉 1e- 3-绝缘子 对于塔线体系，设计参数为：塔水平档距为480m，导线弧垂为16.1m，地线弧垂属性见表3-3与表3-4，导地线端部按铰接处理。导地线用SAP2000自带的cable单元3-3EαW外dANFC≤g3-4 符 数 单EEα地线 W外dAN设计参数 重力加速g绝缘绝缘子3号拉4号拉1号拉2号拉3-13-2单柱拉线塔塔-由于非线性分析结果一般不能叠加，而在设计阶段，通常需要考虑若干荷载的组合。因此，可以先定义一个初始静力非线性工况，来考虑几何非线性的影响，并使其刚度矩阵作为其他线性分析的基础，使得所有分析结果对于设计是可以叠加的。本文通过S0（1）（2）P如下图3-3为三塔四跨整体模型示意图，为了更明确的表达单元和节点位置，拉右边为后侧。导线的两端为铰接，只限制导线的平动。图3-4中标明单柱拉线塔的前号号张力张力前-前-前-图3-4挂点详位移。轴力的最大值是指单元在本身自重、导线自重以及风荷载作用下的力。挂串位3-4。各工况的有限元计算结果如下表：3-50轴力轴力前-前-前-前-后-后-后-后-表3- 挂 绝缘子绝缘子 导线最 地线最 导线最 地线最前前-后-后-后-后-表3- 挂 绝缘子绝缘子 导线最 地线最 导线最 地线最号张力张力前-前-前-前-后-后-后-后-表3- 轴力轴力前-前-前-前-后-后-后-后-表3- 轴力轴力前-前-前-前-后-后-后-后-表3- 轴力轴力前-前-前-前-后-后-后-后-表3- 左右左右左右0456090-绝缘绝缘子串前侧-左绝缘子串前侧-右绝缘子串后侧-左绝缘子串后侧-轴力轴力0°大 45°大 60°大 90°大 - 工况图3- 3135可以看出，大风工况（33m/s无冰5°）绝缘子串轴力变90090°，其轴力依次增减小。前后前后前后前后0前后前后前后前后0456090- 斜弧斜弧垂/0°大 45°大 60°大 90°大 - 工况一跨-前一跨-后二跨一跨-前一跨-后二跨-前二跨-后三跨-前三跨-四跨-前四跨-从上表3-12与图3-6可以看出中点斜弧垂在0°和45°大风工况下，沿风方向弧根据此前提供的各工况下斜弧垂的手算结果，-5°C16.1m，40°C18.6m，33m/s17m，而静力计算所得三个工况-0.82%2%前后前后前后前后0前后前后前后前后0456090- 一跨一跨-前一跨-后二跨-前二跨-后三跨-前三跨-后四跨-前四跨-斜弧垂斜弧垂80°大 45°大 60°大 90°大 - 工况3-7各工况-地线中点斜弧垂（m）3-133-7045°大风工况下，沿风方向弧拉线塔塔作为一种多质点多自由度体系，其动力特性分析计算较复杂，有限元法作为一种普适方法，可以通过建立有限元模型进行仿真分析得到结构的动力特性。有SSS0。S0是由SI司开发研制的结构分析设计软件，最初版本为SPilon经过不断的完善，现在已经发展到现在的版本，在交通设施、工业建筑、公共建筑等工程领域提供了强大的结构分析技术。基于SP2000优良的非线性计算表现，特别是S0对拉线塔的结构动力特性和动力响应进行分析。本章将根据有限元理论及分析方法，共建立了两种动力分析有限元模型，分别为：1）单柱拉线塔单塔有限元模型；2）单柱拉线塔塔线耦合体系模型。Y向位移Y向对然会显著影响到结果的准确性。在SAP2000中索力的施加有三种方法：一是直接施加p力；二是指定索的初应变；三是通过降温法来实现。后两种方法的索力必须存在方法，以cable单元模拟拉索的同时在索的上端施加要求大小的预应力。方向为ZXY轴，其他模型不再进行说明。MXKX

M、K、

X、X分别为质量矩阵、刚度矩阵、加速度向量和位移向量XsintX2sint2K2M

模态分析的任务就是求解上述方程，在SAP2000程序中提供了特征向量法和改进Rita向量法两种。特征向量法采用的是子空间迭代法，其特点是求解精度高；改进Rita向量法由于所求的特征向量都与荷载有关，从而避免了不参与动态响应、对结用改进的Rita向量法计算。单柱拉线塔动力特性14-频率周期1z2y34x5y678x9(a)一阶振 (b)二阶振(c)三阶振 (d)四阶振(e)五阶振 (f)六阶振(g)七阶振 (h)八阶振(i)九阶振 (j)十阶振4-1（0.007~0.013），H为56.7m0.397~0.737s1.222而拉线塔底部为铰接，约束边界的差异，用常规高耸结构设计拉线塔可能带来不妥，对拉线塔的风振响应分析显得尤为重要。从各阶振型可以看出，由于拉线塔塔底为铰支座，使得塔架容易出现绕z轴扭转和横向振动。500可以发现前面的模态均表现为输电线的振动，且自振频率与仅对输电线进行模态分析时的自振频率很相近，这是因为塔线体系中拉线塔的刚度远大于导地线的刚度，模态求解中，塔线体系模态分析结果的低阶模态均表现为导地线的模态，塔线体系与单塔128~1292（a）1T=（b）6T=（c）10T=（d）12T=（e）50T=（f）129T=（g）358T（h）495T（i）498T=4-2本章利用S0对两种拉线塔（单柱、悬索）建立了有限元模型并进行了模态分析，结果表明，拉线塔的下部呈收缩锥形结构，导致容易出现塔绕高度方向扭转，因此应考虑增大塔底部结构的抗扭刚度，其次拉线塔更容易出现振型：横向一阶弯曲频率有一定的降低。结合上节模态分析结果，单柱拉线塔更容易发生扭动和横向振动，本章主要进行0o（顺导地线方向、90o（垂直导线方向、45o风荷载作用下的风振响p几何非线性特性，因此采用非线性时程分析计算拉线塔的风振动力响应。时程分析本质上是对基本动力微分方程的求解，SAP2000中提供了改进的NewmarkWilson排列法Hiber-Huges-Taytor（HTT法法和ChungandHulbertHTTNewmarkSAP2000采用程序默认的求解法。本文在计零的系数（0~1/3之间。在结构动力分析中结构存在一定能量的耗散，能量的耗散通过阻尼来实现和定义。SAP2000的时程分析使用几种方法定义结构在数值程序会自动计算质量比和刚度比阻尼，对于钢结构，阻取0.02。本章对于单塔取0.03，塔线体系阻取0.04[46-47]单塔风振响应计14层，每一层一个加载点（5-111层（层数从塔底向上数5-1。层 加载点层

5-15-1面积 123456789本文以Davenport风谱、风荷载推导公式和基于工具箱编制了AR法程序，1033m/s；地貌类别为B类，0.16；k0.005N2048；计算阶数，p4；tdt0.1s

计算时长SUMT200s。以下各图（5-2）90°风模拟得到结构在不同高度处脉动风风速时程曲线和模拟谱与目标谱比较图，限于篇幅只给36912层加载点速度速度0 功率谱功率谱密度5目标0-- - -

频率3速度速度0 功率谱功率谱密度5目标0-- - -

频率速度速度0 功率谱功率谱密度5目标0-- - -

频率9速度速度0 功率谱功率谱密度5目标0-- - -

频率5-2照风荷载计算公式计算出各层风荷载时程曲线。限于篇幅只列出90°大风的第1层、3层、第7层、第9层、第11层和第13层加载点处的风速时程（图5-3a5-3f）和风荷载时程曲线图(5-3g5-3m。13791313荷7荷9荷（m）13荷5-31.21.41）90第位位2-x位移位移/ 时间/3位移位移/ 时间/4位移位移/ 时间/5位移位移 时间6位移位移 时间7位移位移 时间8位移位移 时间9位移位移 时间10位移位移 时间x位移位移 时间120位移位移 时间13层位移响应时程5-4各层位移响应时程第速速2速度速度03速度速度0 时间4速度速度0 时间5速度速度0 时间6速度速度0 时间7速度速度0 时间8速度速度0 时间9速度速度0 时间10速度速度0 时间速度速度0 时间12速度速度0 时间13

5-5加速加速度0 时间1加速加速度0 时间2加速加速度0 时间3加速加速度0 时间4加速加速度0 时间5加速加速度0 时间/6加速加速度0 时间7加速加速度0 时间8加速加速度0 时间9加速加速度0 时间加速加速度0 时间加速加速度0 时间加速加速度0 时间5-6从位移响应（图5-4、速度响应（图5-5）和加速度响应（图5-6）结果看出，单2）45-x0位移位移 时间/ 1-x0位移位移 时间/2-x20位移位移 时间/ 30位移位移 时间/ 40位移位移 时间/50位移位移 时间/ 60位移位移 时间/ 70位移位移 时间/8位移位移 时间/ 9位移位移 时间/ 10位移位移 时间/ 0位移位移 时间/120位移位移

13层位移响应时程5-7各层位移响应时程 .第速0速

.2速度速度0

.3速度速度0 时间/ 4速度速度0 时间/ 5速度速度0 时间/ 6速度速度0 时间/ 7速度速度0 8速度速度0 时间/ 9速度速度0 时间/10速度速度0 时间/ 速度速度0 时间/12速度速度0 13

5-8加速加速度 时间/1加速加速度0 时间/2加速加速度0 3加速加速度0 时间/4加速加速度0 时间/5加速加速度0 61加速加速度 时间/71加速加速度 时间/ 8加速加速度0 时间/ 9加速加速度0 时间/加速加速度0 时间/加速加速度0 时间/ 1加速加速度0 5-9从位移响应（图5-7、速度响应（图5-8）和加速度响应（图5-9）结果看出，单3）0-x位移位移50 时间/1-x543位移位移10 时间/2-x8765位移位移3210 时间/ 3-x8位移位移420 时间/ 4-x位移位移6420 时间/5-x位移位移50 时间/6-x位移位移50 时间/7-x位移位移50 时间/ 80

.9位位

.10//

.位移位移 时间/12位移位移 13

5-10

.第速0速

.2速度速度0

.3速度速度0 时间/4速度速度0 时间/ 5速度速度0 时间/6速度速度0 7速度速度0 时间/8速度速度0 9速度速度0 时间/10速度速度0 时间/ 速度速度0 时间/ 12速度速度0 13

5-11加速加速度0 时间/ 1加速加速度0 时间/ 2加速加速度0 时间/ 31加速加速度0 时间/41加速加速度0 时间/51加速加速度0 61加速加速度0 时间/71加速加速度0 时间/81加速加速度 时间/ 9加速加速度0 时间/ 加速加速度0 时间/ 1加速加速度0 时间/2加速加速度0 5-121010层）响应减小，说明拉索拉索对拉线塔的动力行为起到了明显的约束作用。塔线体系风振响应计1）9090o90o513、514515。

x位移位移 时间1x位移位移 时间2x位移位移 时间3x位移位移 时间4位移位移 时间5位移位移 时间6位移位移 时间7位移位移 时间8位移位移 时间9位移位移 时间10位移位移 时间位移位移 时间12位移位移 时间13

5-13第速速2速度速度0 时间3速度速度0 时间4速度速度0 时间5速度速度0 时间6速度速度0 时间7速度速度0 时间8速度速度0 时间9速度速度0 时间10速度速度0 时间速度速度0 时间12速度速度0 时间13

5-14第加加2速度速度03加速加速度0 时间4加速加速度0 时间5加速加速度0 时间6加速加速度0 时间7加速加速度0 时间8加速加速度0 时间9加速加速度0 时间加速加速度0 时间加速加速度0 时间加速加速度0 时间5-15（513速度响应（514）和加速度响应（515）整体上随着塔高度的增高而增大。相比单塔动力响应来看，响应规律有所不同，这是由于导、地线使输电塔体系的质量、刚度和阻尼有所增加，而使响应变大；2）45-x0位移位移 1-x0位移位移 2-x0位移位移 30位移位移 4-x位移位移 5位移位移 6位移位移 7位移位移 8位移位移 9位移位移 10位移位移 位移位移 12位移位移 13

5-16 第0速度速度 2速度速度 3速度速度0 4速度速度0 5速度速度 6速度速度 7速度速度 8速度速度0 9速度速度0 10速度速度0 速度速度0 12速度速度0 13

5-17 第加速加速 2 度 度/0 3加速加速度0 4加速加速度0 5加速加速度0 6加速加速度0 7加速加速度0 8加速加速度0 9加速加速度0 加速加速度0 加速加速度0 加速加速度0 135-18（516速度响应（517）和加速度响应（518）整体上随着塔高度的增高而增大。相比单塔动力响应来看，响应规律有所不同，这是由于导、地线使输电塔体系的质量、刚度和阻尼有所增加，而使响应变大，这点从下文中的风振系数也可以反映；3）0-x8位移位移420 1

-x32位移位移10 2-x654位移位移210 3-x864位移位移0 4-x8位移位移420 5-x8位移位移420 6-x位移位移6420 70 8位位0 9位移位移 10位移位移 位移位移 12位移位移 13

5-19 第2速度速度 2速度速度0 3速度速度0 4速度速度0 5速度速度0 6速度速度0 7速度速度0 8速度速度0 9速度速度 10速度速度0 速度速度0 12速度速度0 13

5-20 第加速加速 2 度/0 3加速加速度0 4加速加速度0 5加速加速度0 6加速加速度0 7加速加速度0 8加速加速度0 9加速加速度0 加速加速度0 加速加速度0 加速加速度0 5-21（519速度响应（520）和加速度响应（521）整体上随着塔高度的增高而增大。相比单塔动力响应来看，响应规律有所不同，这是由于导、地线使输电塔体系的质量、刚度和阻尼有所增加，而使响应变大；单柱拉线塔响应规根据前面结构时程响应分析的结果，本节主要研究单柱拉线塔对不同风向风荷载5-25-225-35-235-2数层0大 90度大45012364956789单塔单塔90度单塔45度单塔0度塔线体系90度塔线体系45度塔线体系0度高度/高度/0 位移均方差/5-225-3层数0差9045012364956789单塔单塔90度单塔45度单塔0度塔线体系90度塔线体系45度塔线体系0度高度/高度/00.000.000.250.300.350.400.450.500.550.600.650.70加速度均方差/5-235-25-22可以看出：单塔不同风向和塔线体系对应风向的位移均方差变化规律相同。塔身相同高度的位移均方差在0度时响应最大，说明单塔塔身对于0o大风位移响应最为敏感；塔线体系90o相比单塔90o位移均方差整体偏大，说明由于导地5-35-2390o风向的加速度均方差变化规律相同塔线体系90o相比单塔90o加速度均方差要小说明单塔对于0o大风加单柱拉线塔风振系数取值研须对脉动影响系数用系数B、塔底宽度为零，若按规范方法无法对宽度修正系数B进行取值，因此《建筑结构荷载规范》无法对拉线塔风振系数进行计算。同样，拉线塔顶部与底部宽度比2也无法1.767。5-4~5-9。5-4按照时程分析结果计算单柱拉线塔风振系数（0°大风

重量

(

1161915-5按照时程分析结果计算单柱拉线塔风振系数（45°大风

重量

(

1161915-6按照时程分析结果计算单柱拉线塔风振系数（90°大风

重量

(

116191

重量

(

116191

重量

(

116191

重量

(

1161915-24单塔单塔90度单塔45度单塔0度塔线体系90度塔线体系45度塔线体系0度高度/高度/0 风振系数5-24根据程序的编制内容可知，脉风程序中已经包含了平均风的因素。其中最大值可以反映平均风与脉动风之和的响应，平均值可以反映平均风的响应。单塔与塔线体系不54555-657。5-1090高 平均 均方 最大 风振系69 5-1145695-120695-1390695-1445695-150695-1669塔线塔线体系90°塔线体系45°塔线体系0°高度/高度/0 风振系数5-25单塔单塔90°单塔45°单塔0°高度/高度/0 风振系数5-265-4~5-95-24载规范》和《高耸结构设计规范》无法对拉线塔的风振系数进行取值，而《送电设计要求，但过于粗糙，风振系数沿高度上的变化情况。90o0o大风作用下更能诱发其振动。本章通过SAP2000对单柱拉线塔进行了时程响应分析，并按照不同的计算方法对对于单柱拉线塔这种下细上索约的结构按照目前规范有如下不足对单柱拉线塔施加不同风向，结果显示0o大风更能诱发其振动本文利用SAP2000软件建立了单柱拉线塔，首先讨论了带有拉索拉线塔模型（单AR滤波法编制了模拟脉动风生成程序，将数值模拟的风荷载施加在拉线塔上进行根据《送电线路杆塔结构设计技术规定，拉线塔在60m以下，可以取1.767罗毅．南非Eskom电力公司在压输电线采用拉线式杆塔的研究[J]．中国电力中国电工特高压输变电技术团．俄罗斯、超、特高压输变电技术发IrvineHM.CableStructure[M].Cambridge:TheMITOzonoS,MaedaJ.In-planedynamicinteractionbetweenatowerandconductorsatlowerfrequencies[J].EngineeringStructure,1992,14(4):210-216.YasuiH,MarukawaH,MomomuraY,etal. yticalstudyonwind-inducedvibrationofpowertransmissiontower[J].WindEng.Ind.Aerodyn.,1999,83(2):431-441.程与工程振动，1990：10(2)，73-87．，，LiangSG,MaZX,WangLZ.AnysisofWindInducedResponsesforDashengguanElectricalTransmissionTower-LineSystemacrosstheYangtzeRiver[C].Procedingsofthe10thInternati