耐张型悬索支撑输电结构风振非线性有限元分析

来源：振动与冲击杂志2024年第2期北京时间：

作者：李正良,，王邦杰，王 涛,

单位：1.重庆大学土木工程学院，重庆400045； 2.重庆大学风工程及风资源利用重庆市重点实验室，重庆400045；3.哈尔滨工业大学交通科学与工程学院，哈尔滨150040；4.哈尔滨工业大学重庆研究院，重庆401151

摘要：耐张型悬索支撑输电结构是一类适用于山地地形的新型输电结构，其主要受风荷载控制。为此，该文发展了该输电结构风振非线性有限元分析模型并开展了结构风振响应分析。首先，考虑结构的几何非线性，通过单元应变能与位移的关系推导了支撑悬索和输电线的三维杆单元切线刚度矩阵；其次，给出了支撑悬索和输电线的单元质量矩阵、阻尼矩阵以及由风荷载等效而得的单元节点荷载向量；再次，基于非线性有限元理论，建立了耐张型悬索支撑输电结构风振非线性动力方程，并采用了结合Newton-Raphson迭代法的Newmark-β法求解非线性动力方程；最后，通过所建立的动力学分析模型对两跨耐张型悬索支撑输电结构进行了风致非线性振动分析。算例分析结果表明：1）提出的模型具有较好的计算精度和较高的计算效率；2）悬索支撑导线部分的低阶固有频率比悬索支撑地线部分的低阶固有频率更低；3）该输电结构的输电线位移响应受风荷载影响较大；4）输电线侧向位移和支撑悬索张力受风速和风向角影响均较显著。

关键词：输电结构；悬索支撑；风致振动；非线性有限元