一种确定输电线路铁塔横担风荷载的方法与流程

文档序号:13730799阅读:375来源:国知局
技术领域:本发明涉及一种确定风荷载的方法,更具体涉及一种确定输电线路铁塔横担风荷载的方法。

背景技术:
:随着世界各国工业迅猛发展,电力需求越来越迫切,输电塔作为一种重要运输电力的工程结构,在设计中,存在许多不确定因素,如风荷载的确定、结构制作安装的误差、材料的变异等,对其进行极限承载力计算和可靠性分析非常重要。对于铁塔设计而言,风荷载是其主要的外荷载之一,因此风荷载的计算非常重要。目前铁塔中横担风荷载计算主要参考《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》(DL/T5154-2002),规范中给出了如横担设计常用4个风向的风荷载分配方法,具体如附表1所示。规范中仅给出了4个风向的横担风荷载计算方法,对于特殊铁塔设计而言没有涵盖特殊的设计角度风,公式的适用性不强,因此有必要进一步精确横担的风荷载计算方法。

技术实现要素:
:本发明的目的是提供一种确定输电线路铁塔横担风荷载的方法,该方法考虑不同角度风的影响,具有更好的适用性和更高的精度。为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:一种确定输电线路铁塔横担风荷载的方法,所述方法通过风洞试验实现;所述方法包括以下步骤:(1)获取参数;(2)确定不同角度风下的横担风荷载分配系数Kθ;(3)确定风垂直于横担正面吹时,横担风荷载标准值Wsc;(4)确定横担沿风向的风荷载标准值Wθ。本发明提供的一种确定输电线路铁塔横担风荷载的方法,所述步骤(1)中的参数包括风向与平行导线地线方向的夹角θ和风向角计算公式系数。本发明提供的一种确定输电线路铁塔横担风荷载的方法,所述风向角计算公式系数包括a和b;所述风向角计算公式系数a为-0.04—-0.06;所述风向角计算公式系数b为0.9—1。本发明提供的另一优选的一种确定输电线路铁塔横担风荷载的方法,所述步骤(2)的横担风荷载分配系数Kθ通过下式确定:Kθ=asinθ+bcosθ其中,θ为风向与平行导线地线方向的夹角;a、b为风向角计算公式系数。本发明提供的再一优选的一种确定输电线路铁塔横担风荷载的方法,所述步骤(3)中的横担风荷载标准值Wsc通过基准风压标准值、构件体形系数、杆塔构件覆冰风荷载增大系数、迎风面构件的投影面积、塔架背风面荷载降低系数和塔架背风面荷载降低系数确定。本发明提供的又一优选的一种确定输电线路铁塔横担风荷载的方法,所述步骤(4)风荷载标准值Wθ通过分配在横线路方向的横担风荷载Wx=KθsinθWsc和分配在顺线路方向的横担风荷载Wy=KθcosθWsc确定。本发明提供的又一优选的一种确定输电线路铁塔横担风荷载的方法,风荷载标准值Wθ通过下式确定:Wθ=KθWsc其中,Kθ为不同角度风下的横担风荷载分配系数;Wsc为风垂直于横担正面吹时,横担风荷载标准值。本发明提供的又一优选的一种确定输电线路铁塔横担风荷载的方法,所述风洞试验通过横担模型、应变式五分量杆式天平和实现天平六个力分量信号的同步采集的信号采集系统进行试验。本发明提供的又一优选的一种确定输电线路铁塔横担风荷载的方法,其特征在于:所述横担模型为几何相似比为1:5的双回路输电铁塔横担模型,所述模型全宽达2.24m,高度0.9m;所述模型下端按照输电铁塔原型制作补偿模型,包括高30cm的上补偿模型和高30cm的下补偿模型。本发明提供的又一优选的一种确定输电线路铁塔横担风荷载的方法,其特征在于:通过所述风洞试验测出的系数包括任意风向角θ作用下三角塔横担的整体体型系数μst和风顺线向作用于横担时的横担体型系数μsc;不同风向角下的风荷载分配系数Kθ通过下式确定:Kθ=μstμsc.]]>和最接近的现有技术比,本发明提供技术方案具有以下优异效果1、本发明通过风洞试验结果并根据现行规范形式提出横担风荷载计算公式,与实际结果更为吻合;2、本发明可以计算不同的角度风作用时横担的风荷载,适用范围更广;3、本发明给出了全角度风的横担风荷载计算公式,更适用于推广应用;4、本发明为输电铁塔的设计奠定了基础;5、本发明更加精确了风荷载对输电铁塔横担带来的影响和损坏。附图说明图1为本发明的横担角度风示意图;图2为本发明的拟合公式横向分配系数值与规范计算值对比图;图3为本发明的拟合公式纵向分配系数值与规范计算值对比图。具体实施方式下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。实施例1:如图1-3所示,本例的发明提供的一种确定输电线路铁塔横担风荷载的方法,本方法考虑不同角度风的影响,不局限于《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》中的4个常用角度风,具有更好的适用性和更高的精度。为达到上述目的,本发明根据风洞试验结果,并根据现行规范形式,推导出了适应于输电线路铁塔横担的全角度风荷载计算方法,考虑了不同角度风的影响。Wθ=KθWsc(1)Kθ=asinθ+bcosθ(2)Wθ——任意角度风θ作用下,横担沿风向的风荷载标准值;θ——风向与顺导、地线方向的夹角,如附图1所示;Kθ——不同角度风下的横担风荷载分配系数,如式(2)所示;Wsc——为风垂直于横担正面吹时,横担风荷载标准值,根据《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》(DL/T5154-2012)计算。a、b——风向角计算公式系数,取值见附表2所示。当风向与顺导、地线方向夹角为θ时,分配在横线路方向(X向,称为横向)的横担风荷载Wx=KθsinθWsc,分配在顺线路方向(Y向,称为纵向)的横担风荷载Wy=KθcosθWsc,即横担横向风荷载分配系数为Kθsinθ,纵向风荷载分配系数为Kθcosθ。根据提出公式(2)得到的不同角度风下的分配系数(a=-0.05,b=0.95时),与《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》(DL/T5154-2012)中提供的横、顺线向横担风荷载分配系数进行了对比,结果如附图2和附图3所示,可见趋势基本相同,但提出公式覆盖范围更广,可用于特殊铁塔设计时的特殊角度风时横担风荷载计算。附表1:注:1.X、Y分别为垂直于顺导、地线方向横担风荷载的分量;2.Wsc为风垂直于横担正面吹时,横担风荷载标准值。附表2系数ab取值-0.04~-0.060.9~1风洞试验先用几何相似比为1:5的双回路输电铁塔横担,模型全宽达2.24m,高度0.9m,节段模型下端按照原型做了补偿模型,上补偿高30cm,下补偿高30cm,以消除风洞边界层的影响和减小气动外形不一致造成的误差。试验的测试内容为模型的体型系数,为刚性模型测力试验。试验使用的测试设备为应变式五分量杆式天平,信号采集系统使用多通道信号采集分析系统,它可以实现天平六个力分量信号的同步采集。在任意风向角θ作用下,风轴坐标系下的风荷载为Wθ,则Wθ与Wsc之间存在如下关系:Wθ=KθWsc⇔μstAsc=μscAscKθ---(3)]]>其中μst为任意风向角θ作用下三角塔横担的整体体型系数,μsc为风顺线向作用于横担时的横担体型系数,Kθ不同风向角下的风荷载分配系数,其中μst、μsc通过风洞试验结果获得。最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,所属领域的普通技术人员尽管参照上述实施例应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
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