山区覆冰输电塔风荷载引起纵向不平衡张力研究

"这篇论文是2014年发表在《湖南大学学报(自然科学版)》第41卷第4期的一篇自然科学论文，主要研究了山区覆冰输电塔线体系在风荷载作用下产生纵向不平衡张力的问题。作者通过数值试验探讨了风速、初始风攻角、输电塔高差和导线覆冰厚度等因素对这种不平衡张力的影响。" 在输电系统中，输电塔和连接的导线需要承受各种自然环境条件下的荷载，如风荷载和冰雪荷载。这篇研究特别关注了山区环境下，由于地形复杂、风向多变以及冬季的覆冰现象，导致的输电塔线体系特有的问题。作者选取了5B-ZBC1型号的输电塔作为研究对象，运用数值试验方法来模拟实际运行中的风况。 首先，他们分析了风速对输电塔纵向不平衡张力的作用，揭示了风速变化如何影响塔体的稳定性。风速不仅是决定风荷载大小的关键因素，还直接影响着输电塔的动态响应。其次，研究了初始风攻角的影响，攻角是指风与输电塔表面的相对角度，它能改变风压分布，从而影响塔线体系的受力状态。 接着，论文探讨了输电塔高差对不平衡张力的贡献。在山区，由于地形起伏，输电塔的高度可能会有所不同，这会改变风的流场，造成塔线间的张力差异。此外，导线覆冰的厚度也是一个重要因素，因为覆冰会显著增加导线的重量，加大塔线体系的负担，尤其是在山区的低温环境中，覆冰现象更为严重。 为了得到不平衡张力的变化规律，研究者利用谐波合成法生成脉动风时程，这种方法可以模拟真实风的随机性和周期性特征。通过改变高差和覆冰厚度，他们观察到了不平衡张力的规律性变化，并发现根据现有规范计算出的不平衡张力可能低估了实际情况。 基于这些研究，作者提出了一个适用于山区覆冰输电塔在风和雪荷载共同作用下纵向不平衡张力的理论公式。这个公式的精度较高，与数值试验结果的误差在正负6%以内，为山区输电塔的设计和安全评估提供了更准确的参考。 关键词包括“覆冰”、“有限元”、“风”、“输电塔”和“张力”，表明该研究结合了冰冻天气条件、结构力学（有限元分析）以及风工程学等多方面知识。中图分类号将该论文归类于土木工程（TB83）和动力机械及工程（TM753），反映了其跨学科的特性。 这篇研究揭示了山区覆冰输电塔线体系在风荷载作用下的独特问题，提供了新的理论公式以更准确地预测和控制输电塔的纵向不平衡张力，对于保障电网的安全运行具有重要的实践意义。