變電構架避雷針結構的風致動力響應分析.pdf

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

2、用下更易發(fā)生大變形甚至出現截面破壞。而當前規(guī)范在對避雷針結構進行設計時，是將風荷載作為擬靜力考慮，未能重視脈動風荷載對避雷針結構的動力影響，由于近年來的避雷針結構在強風環(huán)境中折斷的事故頻繁發(fā)生，所以研究變電構架避雷針結構的風致動力響應特點具有重要的理論意義和工程應用價值。
　　本文針對變電構架避雷針結構發(fā)生斷裂事故的研究主要分為兩部分：采用beam188建立整體模型進行結構的力學特性（尤其是動力性能）分析；采用shell93建立避

3、雷針相貫節(jié)點的精細化模型，對其進行擬靜力和動力時程分析，并進行加固和改造。
　　本文的主要研究內容和結論如下：
　　本文對整體變電構架避雷針結構及單根中間避雷針結構（并根據避雷針上是否掛有地線又分為兩種情況）按照規(guī)范方法在四種風向角下（0°、45°、60°和90°）進行了擬靜力分析，得到如下結論：
　?。?）地線對避雷針各節(jié)點的位移影響很大，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處的應力。
　　（

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

5、雷針結構在頻域內進行了諧響應分析，由結果可知：避雷針結構的一階振型對其動力響應貢獻最大，處于構架中部的避雷針的動力響應也包含了高階振型的影響，在設計時需要綜合考慮高階振型對其動力響應的影響；同時，處于構架中部的避雷針結構在整體結構中的受力最為不利，在標準化設計時，應對中部的避雷針進行加強設計。
　　對整體構架避雷針結構的風振響應全時程分析可知：整體結構受風荷載時中間根避雷針的受力是最不利的；各風向角下90°風向更為不利；避雷針底部