输电塔体内拉索-杠杆旋转惯容阻尼器系统优化方法技术方案

本发明专利技术提供了输电塔体内拉索

【技术实现步骤摘要】
输电塔体内拉索
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杠杆旋转惯容阻尼器系统优化方法


[0001]本专利技术涉及输电塔风振控制
，尤其是指输电塔体内拉索
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杠杆旋转惯容阻尼器系统优化方法。

技术介绍

[0002]台风、强台风是对输电线路影响最为严重的自然灾害之一，台风荷载会导致严重的结构构件损坏、整体倒塌或损毁等直接灾害及强降雨、洪水等次生灾害。架空输电线路杆塔、通讯塔、信号塔等高耸结构是一类对风荷载极其敏感的生命线设施或重要基建，在台风、强风等侵袭中容易导致倒塔、断杆、掉（断）线、风偏跳闸等严重灾害，进而产生大量经济损失。在风荷载作用下，导致输电塔倒塔、损毁的原因很多，且影响因素复杂，除了杆塔本身结构设计缺陷和设计风速取值较小的原因外，杆塔所在位置的微地形、微气象，风荷载特性，输电线路塔线耦合效应、长期运行下的杆件疲劳损伤、螺栓松动等多方面因素。
[0003]对于沿海台风多发地和已投运多年的老旧输电线路，通过加固改造可以快速提高其对应输电塔的静力风承载能力，具体可以采用增设局部十字形补强构件、增强塔头斜材和增设横隔面以及加强易屈曲的薄弱杆件等方式。但是这些加固措施并未考虑到脉动风的随机特性，且大大增加了铁塔的自身重量，在实施过程中，其中构件更换、增加截面的方式实施困难，会导致输电线路的建设成本攀升，造成巨大的资源占用。而对于广泛应用于建筑结构振动控制中的惯容减振系统，如调谐质量阻尼器（TMD）和调谐液柱阻尼器（TLCD），均需要在塔顶进行安装，对于调谐质量阻尼器和调谐液柱阻尼器而言，无论是支撑式布置还是悬吊布置，质量过小起不到控制效果，质量过大会给输电塔承载带来较大的荷载效应，且对输电线路的带电运行维护带来严重的威胁，难以应用于现有的输电塔的风致振动控制中可见，现有输电塔等结构的风振控制技术存在技术缺陷、现场实施困难、工程造价高等缺点，往往停留在理论和试验研究阶段，难以实现大规模推广应用。为此，针对输电塔的风振控制和加固，急需研究一种适用性强，实施方便，且工程造价低的新型输电塔风振控制技术。
[0004]而拉索是一类柔性预应力构件，具有只受拉而不受压的特点，且具备布置方便、结构强度高和冲击韧性强等良好特性。针对目前输电塔杆件加固及减振技术存在的缺点，现有的一种自立式输电塔塔身平面内预应力阻尼拉索加固技术和设计方法，与传统杆塔体外拉索布置加固方式不同，该方法将拉索布置在铁塔塔身平面内，可以增加铁塔节间段面内的抗侧向刚度，具有加固效果好、安装方便、运行维护简便和不占用额外空间等特点。但是此类方式并没有考虑脉动风的荷载特点，且拉索的附加阻尼比为经验取值，无法根据杆塔的实际性能需求进行设计，所能够达到的风振效果不够精准。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服现有技术中的缺点，提供输电塔体内拉索
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杠杆旋转惯容阻尼器系统优化方法，通过构建拉索
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杠杆式旋转惯容阻尼器的输电塔架运动方程来确定具体的安装情况和安装参数信息，从而通过脉动风荷载特性对其进行参数分析，并实现进一
步的参数优化，能够解决现有的通过拉索
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杠杆式旋转惯容阻尼器进行风振控制时，在设置拉索
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杠杆式旋转惯容阻尼器的安装参数的过程中没有考虑到脉动风的荷载特点，风振控制效果不够精准的问题，使得输电塔的风振控制能够更加精准，拉索
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杠杆式旋转惯容阻尼器的减振性能更加高效。
[0006]本专利技术的目的是通过下述技术方案予以实现：输电塔体内拉索
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杠杆旋转惯容阻尼器系统优化方法，包括：构建安装拉索
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杠杆式旋转惯容阻尼器的输电塔架运动方程，基于拉索
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杠杆式旋转惯容阻尼器的输电塔架运动方程确定拉索
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杠杆式旋转惯容阻尼器系统在输电塔内的安装情况以及安装参数信息；基于脉动风荷载特性对拉索
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杠杆式旋转惯容阻尼器系统在输电塔内的安装参数信息进行参数分析；获取输电塔架的性能需求，基于输电塔架的性能需求以及参数分析结果进行参数优化；所述建立安装拉索
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杠杆式旋转惯容阻尼器的输电塔架运动方程的具体过程为：构建旋转惯容阻尼器力学模型，并基于旋转惯容阻尼器力学模型构建拉索式旋转惯容阻尼器力学模型，确定输电塔塔架结构，基于输电塔塔架结构以及拉索式旋转惯容阻尼器力学模型确定杠杆安装位置，根据杠杆安装位置确定拉索
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杠杆式旋转惯容阻尼器的安装布置图以及对应的力学模型，根据拉索
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杠杆式旋转惯容阻尼器的安装布置图以及对应的力学模型确定输电塔架运动方程。
[0007]进一步的，所述安装拉索
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杠杆式旋转惯容阻尼器的输电塔架运动方程具体为：，其中：为输电塔塔架的位移响应，为输电塔塔架的质量，为输电塔塔架的阻尼系数，为输电塔塔架的刚度，为拉索式旋转惯容阻尼器的布置角度，为旋转惯容阻尼器的位移响应，为拉索刚度，为旋转惯容阻尼器的阻尼系数，为旋转惯容阻尼器的惯容系数，为杠杆放大系数，为地面加速度。
[0008]进一步的，在获取输电塔架运动方程后，还获取在布置拉索
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杠杆旋转惯容阻尼器系统后，输电塔架在脉动风随机激励下的均方根响应，并根据均方根响应定义均方根位移减振比。
[0009]进一步的，在获取均方根位移减振比后，还提取安装拉索
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杠杆旋转惯容阻尼器系统后输电塔架的性能参数，并确定每个性能参数与均方根位移减振比的关联关系，根据每个性能参数与均方根位移减振比的关联关系确定每个性能参数的优化调节范围。
[0010]进一步的，所述性能参数包括拉索刚度比、惯质比和阻尼比。
[0011]进一步的，在获取输电塔架的性能需求，基于输电塔架的性能需求以及参数分析结果进行参数优化时，基于参数分析结果确定待优化参数，并将均方根位移减振比作为参数优化目标，根据输电塔架的性能需求确定目标减振比，同同时确定杠杆的放大作用的约
束条件，在约束条件下，基于确定的目标减振比求解得到每个安装角度对应的优化参数组合。
[0012]进一步的，所述待优化参数包括性能参数和杠杆放大系数。
[0013]本专利技术的有益效果是：通过拉索
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杠杆式旋转惯容阻尼器来实现对于输电塔架的风振控制，并进一步建立安装拉索
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杠杆式旋转惯容阻尼器的输电塔架运动方程确定现有的具体安装情况和安装参数信息，从而确定具体的优化方向。并进一步通过脉动风载荷特性进行参数分析，将脉动风载荷特性也考虑至拉索
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杠杆式旋转惯容阻尼器的安装过程中，再根据具体的参数分析结果配合输电塔架的具体性能需求来进行参数优化，能够获取在满足输电塔架性能需求下，考虑脉动风载荷特性的最优参数组合，从而实现提高风振控制精准度的目的，使得拉索
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杠杆式旋转惯容阻尼器的减振性能更加高效。且相较于传统的拉索式旋转惯容阻尼器，拉索
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杠杆式旋转惯容阻尼本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.输电塔体内拉索
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杠杆旋转惯容阻尼器系统优化方法，其特征在于，包括：构建安装拉索
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杠杆式旋转惯容阻尼器的输电塔架运动方程，基于拉索
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杠杆式旋转惯容阻尼器的输电塔架运动方程确定拉索
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杠杆式旋转惯容阻尼器系统在输电塔内的安装情况以及安装参数信息；基于脉动风荷载特性对拉索
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杠杆式旋转惯容阻尼器系统在输电塔内的安装参数信息进行参数分析；获取输电塔架的性能需求，基于输电塔架的性能需求以及参数分析结果进行参数优化；所述建立安装拉索
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杠杆式旋转惯容阻尼器的输电塔架运动方程的具体过程为：构建旋转惯容阻尼器力学模型，并基于旋转惯容阻尼器力学模型构建拉索式旋转惯容阻尼器力学模型，确定输电塔塔架结构，基于输电塔塔架结构以及拉索式旋转惯容阻尼器力学模型确定杠杆安装位置，根据杠杆安装位置确定拉索
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杠杆式旋转惯容阻尼器的安装布置图以及对应的力学模型，根据拉索
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杠杆式旋转惯容阻尼器的安装布置图以及对应的力学模型确定输电塔架运动方程。2.根据权利要求1所述的输电塔体内拉索
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杠杆旋转惯容阻尼器系统优化方法，其特征在于，所述安装拉索
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杠杆式旋转惯容阻尼器的输电塔架运动方程具体为：，其中：为输电塔塔架的位移响应，m为输电塔塔架的质量，c为输电塔塔架的阻尼系数，k为输电塔塔架的刚度，为拉索式旋转惯容阻尼器的布置角度，为旋转惯容阻尼器的位移响应，为拉索刚度，为旋转惯容阻尼器的阻尼系数，为...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄志清，孔凡坊，曾璧环，张瑞，龚列谦，池曦锵，张翼，占鹭林，曹枚根，谢华森，杨德栋，张若愚，杨马赞，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司温州供电公司北方工业大学，
类型：发明
国别省市：