大跨度风力影响下输电铁塔倒塌仿真研究

简介：
本研究针对大跨度输电铁塔在强风条件下的稳定性进行数值模拟分析，旨在评估和预测极端天气对电力基础设施安全的影响。 输电塔在电力系统中的作用至关重要，它将发电站产生的高压电能通过线路传输到各地。然而由于其结构高大、跨度宽广的特点，使得它们对风力的影响非常敏感。强风吹袭下导致的倒塌事件时有发生，例如1998年华东500kv江南Ⅰ线江都段四基输电塔倒塌和2005年台风引发的多处110kV以上输电塔倒塌等事故。这类事件不仅对电力系统造成破坏，还会带来巨大的经济损失和社会生活秩序混乱。 为了更好地理解并预防强风作用下导致的输电塔倒塌问题，研究人员开始关注其抗风性能。田利、俞琪琦和曾玉洁三位学者通过建立有限元模型，并使用ABAQUS软件模拟了山东某高压输电塔在不同风速及攻角下的动力响应情况，特别研究了其倒塌过程。 文章的主要贡献在于提出了一种有效的倒塌分析方法，能够确定输电塔在各种条件下的薄弱位置和倒塌路径。以下是几个关键点： 1. 输电塔结构特点：高大、跨度宽广以及整体柔性强的特点使得它们容易受到风力的影响。 2. 历史上的倒塌事件：过去多次强风吹袭导致的输电塔倒塌事故，促使了对抗风性能研究的需求增加。 3. 研究背景与意义：随着社会经济的发展，加强对抗风设计的研究变得越来越重要。这有助于更好地理解并预防未来的倒塌问题。 4. 使用谐波合成法模拟脉动风场，并利用ABAQUS软件进行非线性屈曲分析和瞬态动力学计算来研究不同条件下的输电塔性能变化。 通过这项工作，研究人员发现该方法能够有效预测输电塔在各种情况下的行为模式。另外，他们还指出，在0度攻角下最容易发生倒塌事件，而45度角度时最不容易出现这种情况。因此建议未来的设计中应特别注意加强抗风能力以应对这些特定条件。 此外，文章引用了一些其他学者关于输电塔动力特性的研究工作作为参考背景资料。例如Ozono等人在上世纪80年代对塔式结构和低频索结构的动力特性进行了分析；李宏男等则提出了多质点模型来模拟输电线体系的振动模式。 总的来说，这项工作的研究成果不仅有助于指导实际工程中的设计与施工过程，还为未来的科学研究提供了重要的理论依据。通过深入研究并掌握这些知识，可以有效提高电力系统的稳定性及安全性。