一種電力塔架鋼管構(gòu)件渦激風(fēng)振的防振錘控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電力塔架鋼管構(gòu)件渦激風(fēng)振的防振錘控制方法，所述防振錘包括錘頭和鋼絞線；所述方法包括以下步驟：確定鋼管構(gòu)件一階固有振動(dòng)頻率；確定防振錘的一階自振頻率；匹配所述振動(dòng)頻率和自振頻率；將所述防振錘設(shè)置在所述鋼管構(gòu)件上。所述方法對(duì)鋼管構(gòu)件渦激風(fēng)振的控制效果顯著。防振錘的選型計(jì)算簡(jiǎn)單，在現(xiàn)有塔架結(jié)構(gòu)上安裝實(shí)施簡(jiǎn)便，能夠提高結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。
【專利說明】一種電力塔架鋼管構(gòu)件渦激風(fēng)振的防振錘控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種防振錘控制方法，更具體涉及一種電力塔架鋼管構(gòu)件渦激風(fēng)振的 防振錘控制方法。

【背景技術(shù)】：
[0002] 圓柱體的橫向繞流會(huì)在柱體后產(chǎn)生旋渦，旋渦的運(yùn)動(dòng)特性由圓柱體在風(fēng)流中的雷 諾數(shù)Re決定。當(dāng)40 < Re〈3X 105處于亞臨界范圍時(shí)，在柱體后生成兩列交替錯(cuò)開、旋向相 反、間距保持不變、周期性脫落的旋渦。旋渦脫落產(chǎn)生的脫落風(fēng)力，會(huì)使得柱體產(chǎn)生橫風(fēng)向 運(yùn)動(dòng)。當(dāng)旋渦脫落主導(dǎo)頻率與柱體的某階固有頻率比較接近時(shí)，發(fā)生渦激共振。渦激振動(dòng) 具有頻率鎖定的特性，增加了共振發(fā)生的幾率。
[0003] 在輸變電工程中，架空輸電線路的導(dǎo)線、鋼管塔的一些較大長細(xì)比構(gòu)件以及變電 構(gòu)架的一些圓截面鋼管構(gòu)件，在合適的風(fēng)速和風(fēng)向條件下，都較容易發(fā)生這種渦激風(fēng)振。 0290圓截面鋼管桿件在15m/s風(fēng)速下的雷諾數(shù)為3 X 105。通常情況下，運(yùn)行工況風(fēng)速要小 于15m/s，這使得很多鋼管構(gòu)件在風(fēng)場(chǎng)中的雷諾數(shù)要小于3 X 105,因此容易在風(fēng)速較小的情 況下發(fā)生渦激振動(dòng)。
[0004] 長期的渦激振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線或鋼管構(gòu)件疲勞破壞，影響輸電的安全性。為了抑制 這種振動(dòng)，在導(dǎo)線上一般加裝防振錘，防振錘的類型和數(shù)量根據(jù)線路參數(shù)來計(jì)算選取。輸電 線路鋼管塔一般采用限制鋼管構(gòu)件一階起振臨界風(fēng)速不低于8m/s的方法，實(shí)質(zhì)上是將鋼 管構(gòu)件的長細(xì)比控制在一定范圍內(nèi)，減少大長細(xì)比構(gòu)件的應(yīng)用。變電構(gòu)架對(duì)此類振動(dòng)的抑 制目前沒有采取專門的措施，發(fā)生振動(dòng)破壞的事件較多。
[0005] 鋼管塔架結(jié)構(gòu)采取控制起振臨界風(fēng)速或長細(xì)比的方法，需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)選取長 細(xì)比較小也就是短而粗的構(gòu)件，這在一定程度上增加了結(jié)構(gòu)的重量，經(jīng)濟(jì)性不佳。如果在結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)仍選取較大的長細(xì)比，同時(shí)通過加裝附加減振裝置來減小這種渦激風(fēng)振，由于減 振裝置的重量輕、價(jià)格便宜，這種技術(shù)方案會(huì)顯著提高工程的經(jīng)濟(jì)性。


【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種電力塔架鋼管構(gòu)件渦激風(fēng)振的防振錘控制方法，該方法 對(duì)鋼管構(gòu)件渦激風(fēng)振的控制效果顯著，能夠提高塔架結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種電力塔架鋼管構(gòu)件渦激風(fēng)振的 防振錘控制方法，所述防振錘包括錘頭和鋼絞線；所述方法包括以下步驟：
[0008] (1)確定鋼管構(gòu)件一階固有振動(dòng)頻率；
[0009] (2)確定防振錘的一階自振頻率；
[0010] (3)匹配所述振動(dòng)頻率和自振頻率；
[0011] (4)將所述防振錘設(shè)置在所述鋼管構(gòu)件上。
[0012] 本發(fā)明提供的一種電力塔架鋼管構(gòu)件渦激風(fēng)振的防振錘控制方法，所述步驟（1) 中的固有自振頻率通過所述鋼管構(gòu)件的管徑、長度和其端部支撐方式確定。
[0013] 本發(fā)明提供的一種電力塔架鋼管構(gòu)件渦激風(fēng)振的防振錘控制方法，所述固有自振 頻率通過下式（1)確定：

【權(quán)利要求】
1. 一種電力塔架鋼管構(gòu)件渦激風(fēng)振的防振錘控制方法，所述防振錘包括錘頭和鋼絞 線；其特征在于：所述方法包括以下步驟： (1) 確定鋼管構(gòu)件一階固有振動(dòng)頻率； (2) 確定防振錘的一階自振頻率； (3) 匹配所述振動(dòng)頻率和自振頻率； (4) 將所述防振錘設(shè)置在所述鋼管構(gòu)件上。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種電力塔架鋼管構(gòu)件渦激風(fēng)振的防振錘控制方法，其特征在 于：所述步驟（1)中的固有自振頻率通過所述鋼管構(gòu)件的管徑、長度和其端部支撐方式確 定。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種電力塔架鋼管構(gòu)件渦激風(fēng)振的防振錘控制方法，其特征在 于：所述固有自振頻率通過下式（1)確定： 內(nèi)=181l|_D (1) 其中，D表示鋼管構(gòu)件的外徑，L表示構(gòu)件的長度；常數(shù)λ i為自振頻率參數(shù)。
4. 如權(quán)利要求3所述的一種電力塔架鋼管構(gòu)件渦激風(fēng)振的防振錘控制方法，其特征在 于：所述常數(shù)λ i根據(jù)所述鋼管構(gòu)件的端部約束條件確定；所述端部約束條件包括兩端鉸 接、兩端固接和一端固接一端絞接； 所述端部約束條件對(duì)應(yīng)的所述塔架的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造分別為： 兩端鉸接：插板連接弱軸方向； 兩端固接：插板連接強(qiáng)軸方向、+型插板連接和相貫焊接； 一端固接一端鉸接：法蘭連接。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種電力塔架鋼管構(gòu)件渦激風(fēng)振的防振錘控制方法，其特征在 于：所述步驟（2)中的自振頻率通過下式確定： I 戰(zhàn)人二 (2) 1 ]j33pJ4+l40Mr 其中，Em表示鋼絞線的楊氏模量，叉表示鋼絞線截面慣性矩；Pm表示鋼絞線單位長度 質(zhì)量，1表示鋼絞線單位長度，Μ為錘頭的質(zhì)量。
6. 如權(quán)利要求5所述的一種電力塔架鋼管構(gòu)件渦激風(fēng)振的防振錘控制方法，其特征在 于：所述鋼絞線彈性模數(shù)Em = 2Χ 10nN/m2。
7. 如權(quán)利要求6所述的一種電力塔架鋼管構(gòu)件渦激風(fēng)振的防振錘控制方法，其特征在 于：所述步驟（3)在所述錘頭的質(zhì)量和鋼絞線的型號(hào)確定的情況下，通過確定所述鋼絞線 的長度進(jìn)行匹配。
8. 如權(quán)利要求7所述的一種電力塔架結(jié)構(gòu)鋼管構(gòu)件渦激風(fēng)振的防振錘控制方法，其特 征在于：所述鋼絞線的長度通過下式確定： I 420E'^ ,=mA.p Μ)。 p3pJ4 + l40Mr L2
9. 如權(quán)利要求8所述的一種電力塔架鋼管構(gòu)件渦激風(fēng)振的防振錘控制方法，其特征在 于：根據(jù)導(dǎo)線微風(fēng)振動(dòng)用防振錘系列，選取所述式（3)中的集中質(zhì)量M、鋼絞線的股數(shù)、其單 股直徑d、單位長度質(zhì)量p m，并確定鋼絞線的長度1，從而設(shè)計(jì)出鋼管構(gòu)件渦激風(fēng)振控制用 的防振錘。
10.如權(quán)利要求1所述的一種電力塔架鋼管構(gòu)件渦激風(fēng)振的防振錘控制方法，其特征 在于：所述步驟（4)中的防振錘通過抱箍的方式套接在所述鋼管構(gòu)件上或直接焊接在所述 鋼管構(gòu)件的下方。
【文檔編號(hào)】E04H12/08GK104265052SQ201410564451
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】楊靖波, 楊風(fēng)利, 韓軍科, 劉勝春, 張宏杰 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院