變電構(gòu)架避雷針結(jié)構(gòu)的風(fēng)致動力響應(yīng)分析.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電力資源成為我們?nèi)粘Ｉ?、工作不可或缺的一部分。變電站作為輸電和配電的集結(jié)點(diǎn)，它通過把一些電氣設(shè)備組裝起來，用于電力系統(tǒng)中，為了保護(hù)電氣設(shè)備免受雷電擊中的危害，常在變電構(gòu)架上安裝避雷針，將雷電流通過避雷針引到大地，以保護(hù)變電場所。
　　變電構(gòu)架避雷針結(jié)構(gòu)由于高寬比較大，橫截面相對較小，所以水平荷載是其結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制荷載。相比較于地震作用，雖然風(fēng)荷載作用的幅度較小，但其發(fā)生的較為頻繁，所以避雷針結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作

2、用下更易發(fā)生大變形甚至出現(xiàn)截面破壞。而當(dāng)前規(guī)范在對避雷針結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，是將風(fēng)荷載作為擬靜力考慮，未能重視脈動風(fēng)荷載對避雷針結(jié)構(gòu)的動力影響，由于近年來的避雷針結(jié)構(gòu)在強(qiáng)風(fēng)環(huán)境中折斷的事故頻繁發(fā)生，所以研究變電構(gòu)架避雷針結(jié)構(gòu)的風(fēng)致動力響應(yīng)特點(diǎn)具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。
　　本文針對變電構(gòu)架避雷針結(jié)構(gòu)發(fā)生斷裂事故的研究主要分為兩部分：采用beam188建立整體模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性（尤其是動力性能）分析；采用shell93建立避

3、雷針相貫節(jié)點(diǎn)的精細(xì)化模型，對其進(jìn)行擬靜力和動力時程分析，并進(jìn)行加固和改造。
　　本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　本文對整體變電構(gòu)架避雷針結(jié)構(gòu)及單根中間避雷針結(jié)構(gòu)（并根據(jù)避雷針上是否掛有地線又分為兩種情況）按照規(guī)范方法在四種風(fēng)向角下（0°、45°、60°和90°）進(jìn)行了擬靜力分析，得到如下結(jié)論：
　?。?）地線對避雷針各節(jié)點(diǎn)的位移影響很大，卻只影響避雷針和橫梁連接處及第一段和第二段避雷針連接點(diǎn)處的應(yīng)力。
　　（

4、2）避雷針結(jié)構(gòu)的位移響應(yīng)隨著高度的增加而增大，避雷針頂端附近響應(yīng)增大明顯；避雷針底部和中間變截面處為受力薄弱位置（應(yīng)力較大），應(yīng)注意這兩處的加固處理。
　?。?）避雷針各節(jié)點(diǎn)隨著風(fēng)向角從0°變化到90°，發(fā)現(xiàn)垂直構(gòu)架方向的位移不斷變大，而順構(gòu)架方向的位移不斷變小，且90°風(fēng)向角是結(jié)構(gòu)受力較為不利的工況。
　　本文對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)整體變電構(gòu)架避雷針結(jié)構(gòu)的振動多為避雷針的彎曲，而構(gòu)架的振動較難激發(fā)。
　　對避

5、雷針結(jié)構(gòu)在頻域內(nèi)進(jìn)行了諧響應(yīng)分析，由結(jié)果可知：避雷針結(jié)構(gòu)的一階振型對其動力響應(yīng)貢獻(xiàn)最大，處于構(gòu)架中部的避雷針的動力響應(yīng)也包含了高階振型的影響，在設(shè)計時需要綜合考慮高階振型對其動力響應(yīng)的影響；同時，處于構(gòu)架中部的避雷針結(jié)構(gòu)在整體結(jié)構(gòu)中的受力最為不利，在標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計時，應(yīng)對中部的避雷針進(jìn)行加強(qiáng)設(shè)計。
　　對整體構(gòu)架避雷針結(jié)構(gòu)的風(fēng)振響應(yīng)全時程分析可知：整體結(jié)構(gòu)受風(fēng)荷載時中間根避雷針的受力是最不利的；各風(fēng)向角下90°風(fēng)向更為不利；避雷針底部