[发明专利]一种输电线路风-冰耦合荷载断线效应的分析方法

摘要

一种输电线路风‑冰耦合荷载断线效应的分析方法，包括以下步骤：（1）确定输电塔线体系的几何参数和物理参数，建立输电塔线体系分析模型；（2）确定输电塔线体系的覆冰荷载；（3）建立覆冰荷载作用下的输电塔线体系反应的非线性分析方法；（4）建立导线覆冰厚度变化的风荷载模型；（5）建立风‑冰耦合荷载作用下输电导线发生断线的动力分析方法，分析计算输电线路覆冰断线的动力效应。本发明提出的方法同时考虑了覆冰荷载和风荷载的耦合作用，并且分析公式显示表达，计算速度快，计算量小，可以有效地克服目前传统方法的不足。本发明适用于各种不同跨度和垂度的输电塔线体系在冰‑风耦合荷载作用下的覆冰断线效应分析计算。

主权项

1.一种输电线路风‑冰耦合荷载断线效应的分析方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)确定输电塔线体系的几何参数和物理参数，建立输电塔线体系分析模型；(2)确定输电塔线体系的覆冰荷载；(3)建立覆冰荷载作用下的输电塔线体系反应的非线性分析方法；(4)建立导线覆冰厚度变化的风荷载模型；(5)建立风‑冰耦合荷载作用下输电导线发生断线的动力分析方法，分析计算输电线路覆冰断线的动力效应；所述输电塔线体系反应的非线性分析方法由以下公式确定：(K_L+K_NL)Δx‑R＝0式中：K_L为塔线体系的线性刚度矩阵；K_NL为塔线体系的非线性刚度矩阵；其中覆冰荷载作用下第i根输电导线的刚度矩阵可表示为：整体坐标系下第i根输电导线的第m个单元的非线性刚度矩阵可表示为自重荷载和覆冰荷载引起的非线性刚度矩阵之和：式中：第i根输电导线的第m个单元由于导线自重荷载引起的非线性刚度矩阵可表示为：式中：G_i为导线自重在第i根输电导线的第m个单元内引起的应力；l_i为第i根输电导线的第m个单元的长度；同理第i根输电导线的第m个单元由于覆冰荷载所引起的非线性刚度矩阵可表示为：式中：F_i^I为导线覆冰荷载在第i根输电导线的第m个单元内引起的应力；所述导线覆冰厚度变化的风荷载模型由以下公式确定：式中：p_i(t)为作用于覆冰输电塔线体系第i节点的时变风荷载；为风载体型系数；w_i(t)为第i节点的风压；为第i节点的由于覆冰增长的受风面积；式中：d_i为第i节点塔线体系构件的等效直径；为t时刻第i节点构件上覆冰的厚度；l_i为第i节点所属的构件计算长度；作用于覆冰输电线路上的时变风压可表示为：通过对目标风速功率谱密度矩阵进行分解，则可形成输电塔线体系的脉动风荷载时程：Δω＝ω_u/N式中：φ_ml为在区间[0,2π]上均匀分布的随机相位角；N为频率等分数；φ_ml为相位角；θ_jm为谱分解矩阵相位角；ω_u为截断频率；ω_ml为双索引频率。