[實用新型]一種新型大跨越輸電鋼管塔氣彈模型

有效

• 申請號: 200920199375.X
• 申請日: 2009-10-29
• 公開（公告）號: CN201527334U
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發明（設計）人: 郭云鵬;傅劍鳴;楊建明;孫炳楠;鄭海;程光明;孫永軍;葉尹;潘峰;毛建偉;黃田青
• 申請（專利權）人: 浙江省電力公司超高壓建設分公司;浙江省電力設計院
• 主分類號: G01M9/08
• 分類號: G01M9/08
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所 33206
• 代理人: 戴曉翔

技術領域

本實用新型屬于輸電線路設計技術領域，涉及一種大跨越輸電鋼管塔氣彈模型，特別是一種用于測定輸電鋼管塔的風致振動效應進而準確獲得輸電鋼管塔的風荷載參數的大跨越輸電鋼管塔氣動彈性模型。

背景技術

在電力輸電線路工程中，跨越江河、山谷等自然屏障的線路，往往要采用高聳跨越鋼管塔來實現，所以大跨越輸電鋼管塔往往處于極其重要的地位。

大跨越輸電鋼管塔是一種風敏感的柔性結構，風荷載是輸電鋼管塔設計的主要控制荷載，輸電鋼管塔風荷載的一個關鍵數據是風振系數。目前我國規范只給出高層和高聳結構相應的風振系數計算公式，在使用上較為簡便粗略，這就使得設計人員在輸電高塔風振系數的取值上往往存在相當大的經驗性和盲目性。為了保證結構的安全，設計時往往將風振系數的取值選取得較大，這就導致了大跨越輸電鋼管塔的重量增大，造成成本的增加和不必要的浪費。由于風荷載的隨機性，以及風流經高聳鈍體時產生復雜的氣流分離等因素，超高輸電鐵塔的風效應十分復雜，涉及到氣動彈性穩定和氣動彈性動力響應兩個問題，此外對于圓形截面的鋼管而言，卡門渦流的作用可能會引起結構的渦激共振。因此此類結構無法在理論上完整地解決上述的問題，往往通過風洞試驗來檢驗結構的氣動穩定性，并測定在模擬風作用下的動力響應和氣動參數。進行氣動彈性模型風洞試驗，其模型的設計與制作是否正確直接關系到試驗的成敗。為表述方便，氣動彈性模型可簡稱為氣彈模型。

目前，氣彈模型設計目前存在的主要技術問題是：1、如何保持模型與原型在質量分布、剛度分布上的相似；2、如何使氣彈模型各桿件既做到剛度相似又做到幾何相似；3、如何將各層次桿件、節點板、爬梯及傳感器的質量合理分配到各個節點；4、節點板和中間爬梯的受風面如何按幾何相似關系集中到塔架各節點進行模擬；5、如何對輸電線的模擬作簡化，使得輸電線的模擬盡量與與塔架的相似系數一致。

發明內容

本實用新型針對上述存在的問題，提供一種新型大跨越輸電鋼管塔氣彈模型，該氣彈模型各部位的幾何相似與剛度相似相統一，同時做到輸電塔剛度、幾何、質量、阻尼、頻率等一系列參數的相似，能真實地模擬實際結構的氣動性態，為大跨越輸電工程的安全提供可靠的設計參數，并可以兼作測力和測振兩種試驗。

本實用新型通過下列技術方案來實現：一種新型大跨越輸電鋼管塔氣彈模型，包括與實際原型等比例縮小的塔頭、塔身和塔底，所述的塔身由塔柱、縱向斜撐、塔底斜撐、水平斜撐和橫隔構成，其特征在于，所述的塔柱、縱向斜撐和塔底斜撐采用拉壓剛度EA和受風面積均與原型等比例縮小的桿件一，水平斜撐和橫隔采用受風面積與原型等比例縮小的桿件二，在塔身內設有為平衡質量分布的配重塊。

本大跨越輸電鋼管氣彈模型是對大跨越輸電鋼管塔的原型進行模擬，使氣彈模型的幾何形狀、質量分布、剛度分布與原型相似，真實的模擬原型的氣動性態。

在上述的一種新型大跨越輸電鋼管塔氣彈模型中，所述的桿件一包括芯棒和包覆在芯棒外的泡沫紙，在泡沫紙外再包有透明膠帶紙。

在上述的一種新型大跨越輸電鋼管塔氣彈模型中，所述的塔柱的芯棒采用薄壁銅管；所述的縱向斜撐、塔底斜撐的芯棒采用第一不銹鋼毛細管。

在上述的一種新型大跨越輸電鋼管塔氣彈模型中，所述的桿件二包括第二不銹鋼毛細管和包覆在第二不銹鋼毛細管外的泡沫紙，在泡沫紙外再包有透明膠帶紙，桿件二的截面與原型的水平斜撐和橫隔的截面形狀相似。

在上述的一種新型大跨越輸電鋼管塔氣彈模型中，所述的塔頭由桿件三焊接而成，與原型塔頭具有相同的密度比。慣性參數ρs/ρf(密度比)相似客觀上要求模型的密度與原型的密度一致。

在上述的一種新型大跨越輸電鋼管塔氣彈模型中，所述的桿件三包括第三不銹鋼毛細管和包覆在第三不銹鋼毛細管外的泡沫紙，在泡沫紙外再包有透明膠帶紙。

在氣彈模型材料選擇上首先控制截面積的相似性，而并不要求壁厚和外徑同時滿足。這樣可以選擇一些外徑較小而壁厚在0.20左右的薄壁銅管和壁厚在0.15左右的不銹鋼毛細管作為模型桿件以擬合各桿件的拉壓剛度，為了保證受風面積的相似要求，模型桿件外徑不足部分首先采用無剛度的泡沫紙外包再用膠帶紙封裹。

在上述的一種新型大跨越輸電鋼管塔氣彈模型中，所述的塔身各節點分別包覆有銅皮。原型中的節點板和中間爬梯對塔身的剛度沒有貢獻，但其質量對塔身的質量分布影響很大，而且其受風面直接影響到塔身受到的風荷載大小。因此節點板和中間爬梯的質量在配重時給予考慮，其受風面按幾何相似關系集中到塔架各節點用銅皮進行模擬。