约束阻尼层在输电塔风振控制中应用.pdfVIP

第23卷第4期 V01．23No．4 振吖 动甜 V工m甜 程∞ E C 2010年8月 TJ 旧 学嚼 报．蠹 g Aug．2010 约束阻尼层在输电塔风振控制中的应用 杨靖波1，华旭刚2，陈政清2，何文飞2，牛华伟2 (1．中国电力科学研究院输变电工程力学研究所，北京100055；2．湖南大学风工程试验研究中心，湖南长沙410082) 000 摘要：约束阻尼层是机械及航空工程中常用的阻尼减振方法之一。讨论了在l kV特高压输电线路典型钢管塔 应用约束阻尼层的风振控制问题。首先给出了粘弹性阻尼材料的基本力学特性和约束阻尼层的两种有限元建模方 法。通过ANSYS对一简单约束阻尼层结构采用两种不同有限元模型进行数值仿真分析比较，给出了在ANSYS中 准确模拟这类结构的途径。应用这一建模方法对钢管塔主材安装约束阻尼层后的减振效果进行了数值仿真。结果 表明，在主材设置约束阻尼层后杆塔一阶纵向和一阶横向弯曲模态阻尼比均有较大提高，但扭转模态的模态阻尼 比提高很少。时域风振分析表明，设置约束阻尼层后塔顶的顺风向加速度响应显著降低。最后从结构及阻尼层的模 态应变能角度建议了阻尼材料及约束阻尼层设置部位的选取原则。 关键词：钢管输电塔；约束阻尼层；风振；振动控制 中图分类号：TM75；TB535文献标识码：A 文章编号：1004—4523(2010)04—0389—08 了在输电塔安装摩擦阻尼器的减振性能，采用周期 引 言 荷载试验验证了用于提高输电线塔抗风性能的摩擦 R 阻尼器的减振效果[5]。BattistaC等提出了采用非 输电杆塔是一种典型的高耸钢结构，具有自振 线性质量摆的方法来控制输电塔的振动，通过比较 频率低、阻尼小的特点，在强风作用下极易产生大幅 控制前后的结构振动响应，验证了控制方法的有效 振动。特高压、大跨越等工程的杆塔高度已达IOO米 性[6]。总体来看，对输电杆塔的振动控制研究仍较 乃至数百米的高度。随着高度的增加，塔架结构越来 少，中国尚未在输电线路工程实际中应用适合、成熟 越柔，风振响应也愈加明显。国内外输电塔在强风作 的杆塔减振技术。 用下的倒塔事故常有发生。简单地通过加大杆塔构 应用粘弹性或粘滞阻尼器减振时必须要求阻尼 件截面尺寸和刚度来减少风振响应，会引起塔重和 器两端有较大相对位移，但分析可知，输电塔结构以 投资的急剧增加，而且也难以有效降低杆塔的加速 弯曲模态为主，弯曲振动时斜材两端的相对位移很 度响应，无法满足经济性和安全性的要求，因此需要 小，所以在斜材上设置阻尼器几乎不会产生效果。若 研究并采取合理的风振控制措施。 将阻尼器设置在钢管主材内部则不便于后期维护和 输电杆塔的振动控制方法主要包括调谐质量阻 更换。被动式TMD的主要缺点是对调谐频率很敏 尼器(TMD)、粘弹性阻尼器(VED)、MR磁流变阻感，而导线的振动参与可能会降低TMD的减振效 尼器以及TMD／VED的组合，也有应用质量摆、摩率。附加阻尼层是提高结构阻尼的主要形式之一，在 擦阻尼器、悬链式阻尼器等的研究。黄斌和唐家祥理 机械及航空工程的振动控制中已有很久应用历 论分析了在塔顶设置TMD对输电塔的风振控制效 史[7]。它在结构表面直接粘附一种包含阻尼材料的 果[1]。李黎等应用铅芯粘弹性阻尼器对大跨越输电 附加层，提高构件和整个结构的阻尼，从而实现减振 塔风振反应控制进行了数值研究，验