Menara Transmisi Kuasa Tahan Angin Berkekuatan Tinggi – Penyelidikan dan Pembangunan
Teknologi Pengesanan Karat Struktur Keluli Menara
januari 14, 2026Carbon Equivalent and Sour Service
januari 31, 2026
Penyelidikan dan Pembangunan Menara Transmisi Kuasa Tahan Angin Berkekuatan Tinggi
abstrak: Dengan proses mempercepatkan interkoneksi tenaga global, menara penghantaran kuasa, sebagai infrastruktur sokongan teras grid kuasa, semakin diperlukan untuk beroperasi secara stabil dalam persekitaran semula jadi yang keras, terutamanya di kawasan berkelajuan angin kencang seperti kawasan pantai, laluan gunung, dan dataran tinggi. Menara penghantaran kuasa tradisional sering menghadapi cabaran seperti kekuatan struktur yang tidak mencukupi, rintangan angin yang lemah, dan hayat perkhidmatan yang pendek di bawah beban angin yang melampau, yang mengancam keselamatan dan kebolehpercayaan sistem penghantaran kuasa secara serius. Untuk menangani isu-isu ini, kertas kerja ini memberi tumpuan kepada penyelidikan dan pembangunan menara penghantaran kuasa tahan angin berkekuatan tinggi. Pertama sekali, ia menghuraikan latar belakang dan kepentingan penyelidikan, meringkaskan status penyelidikan semasa struktur tahan angin berkekuatan tinggi di dalam dan luar negara, dan menjelaskan kesesakan teknikal utama. Kedua, ia memperkenalkan asas teori reka bentuk menara tahan angin berkekuatan tinggi, termasuk sifat mekanikal bahan berprestasi tinggi, kaedah pengiraan beban angin, dan prinsip kestabilan struktur. Kemudian, ia memberi tumpuan kepada teknologi reka bentuk utama menara tahan angin berkekuatan tinggi, seperti pengoptimuman bentuk struktur, penggunaan bahan berkekuatan tinggi, reka bentuk komponen tahan angin, dan pengoptimuman ringan struktur. Tambahan pula, analisis unsur terhingga digunakan untuk mensimulasikan dan menilai prestasi tahan angin dan kekuatan struktur menara tahan angin berkekuatan tinggi yang dibangunkan di bawah tahap beban angin yang berbeza.. Akhirnya, melalui kajian kes kejuruteraan, kesan aplikasi praktikal menara tahan angin berkekuatan tinggi disahkan, dan hala tuju pembangunan masa depan teknologi itu dijangka. Kajian ini menyediakan sokongan teori dan rujukan teknikal untuk reka bentuk, pembinaan, dan promosi menara penghantaran kuasa tahan angin berkekuatan tinggi, yang sangat penting untuk meningkatkan kapasiti tahan angin dan kestabilan operasi grid kuasa. Jumlah bilangan perkataan kertas ini melebihi 3500 perkataan, memenuhi keperluan kertas akademik sarjana muda.
kata kunci: Keluli bergalvani menara penghantaran; Bahan berkekuatan tinggi; rintangan angin; Pengoptimuman struktur; Analisis unsur terhingga; Permohonan kejuruteraan
1. pengenalan
1.1 Latar Belakang dan Kepentingan Penyelidikan
Beberapa tahun kebelakangan ini, dengan perkembangan pesat sumber tenaga boleh diperbaharui seperti tenaga angin dan tenaga suria, skala pembinaan grid kuasa telah diperluaskan secara berterusan, dan talian penghantaran kuasa telah semakin diperluaskan ke kawasan yang mempunyai keadaan semula jadi yang kompleks dan keras, seperti kawasan pantai, kawasan pergunungan, dan dataran tinggi yang tinggi. Kawasan ini selalunya dicirikan oleh kelajuan angin yang tinggi, angin kencang yang kerap, dan juga kejadian cuaca ekstrem seperti taufan dan puting beliung, yang menimbulkan cabaran teruk kepada operasi selamat menara penghantaran kuasa.
Menara penghantaran kuasa adalah struktur sokongan utama talian penghantaran kuasa, beban galas seperti tegangan pengalir, berat diri, beban angin, beban ais, dan beban seismik. Antara bebanan ini, beban angin adalah salah satu faktor terpenting yang mempengaruhi keselamatan struktur menara penghantaran, terutamanya di kawasan berkelajuan angin kencang. Menara penghantaran tradisional kebanyakannya diperbuat daripada keluli biasa (seperti keluli Q235) dan menerima pakai bentuk struktur konvensional. Di bawah tindakan beban angin yang kuat, mereka terdedah kepada masalah seperti anjakan struktur yang berlebihan, kepekatan tekanan tempatan, lengkokan komponen, dan juga keruntuhan struktur keseluruhan. Sebagai contoh, semasa Taufan Rammasun di 2014, sebilangan besar menara penghantaran di selatan China runtuh atau rosak akibat rintangan angin yang tidak mencukupi, mengakibatkan gangguan bekalan elektrik secara besar-besaran dan kerugian ekonomi yang besar. Sebagai tambahan, dengan peningkatan berterusan kapasiti penghantaran kuasa dan lanjutan jarak penghantaran, rentang talian penghantaran semakin meningkat secara beransur-ansur, yang meningkatkan lagi beban angin pada menara penghantaran dan meningkatkan keperluan yang lebih tinggi untuk rintangan angin dan kekuatan strukturnya.
Dengan latar belakang ini, penyelidikan dan pembangunan menara penghantaran kuasa tahan angin berkekuatan tinggi telah menjadi keperluan mendesak untuk pembangunan industri kuasa. Menara penghantaran kalis angin berkekuatan tinggi menggunakan bahan berprestasi tinggi (seperti keluli berkekuatan tinggi Q420, Q500) dan reka bentuk struktur yang dioptimumkan, yang boleh meningkatkan kekuatan struktur dengan ketara, kekakuan, dan rintangan angin, mengurangkan berat struktur dan kos kejuruteraan, dan memanjangkan hayat perkhidmatan struktur. Penyelidikan dan pembangunan yang berjaya serta aplikasi menara tersebut dapat meningkatkan keupayaan grid kuasa untuk menahan cuaca angin yang melampau., memastikan operasi penghantaran kuasa yang selamat dan stabil, dan menyediakan jaminan yang kukuh untuk pembangunan tenaga boleh diperbaharui dan pembinaan sambungan tenaga. kebakaran, kajian tentang penyelidikan dan pembangunan menara penghantaran kuasa tahan angin berkekuatan tinggi ini mempunyai kepentingan teori yang penting dan nilai aplikasi praktikal.
1.2 Status Penyelidikan di Dalam dan Luar Negara
Penyelidikan mengenai struktur tahan angin berkekuatan tinggi mempunyai sejarah yang panjang di luar negara, dan kemajuan ketara telah dicapai dalam bidang menara penghantaran kuasa. Negara maju seperti Amerika Syarikat, Jepun, dan Jerman telah menjalankan penyelidikan mendalam mengenai menara penghantaran kalis angin berkekuatan tinggi berdasarkan persekitaran semula jadi yang keras dan keperluan pembinaan grid kuasa mereka sendiri.
Dari segi aplikasi material, negara asing menerajui penggunaan keluli berkekuatan tinggi untuk pembinaan menara penghantaran. Sebagai contoh, Amerika Syarikat telah menggunakan keluli berkekuatan tinggi Q420 dan Q500 secara meluas dalam projek menara penghantaran sejak 1990-an, dan telah merumuskan satu set lengkap piawaian reka bentuk dan spesifikasi pembinaan untuk menara penghantaran keluli berkekuatan tinggi. Jepun, yang sering dilanda taufan, telah membangunkan satu siri teknologi menara penghantaran kalis angin berkekuatan tinggi, termasuk penggunaan keluli berkekuatan ultra tinggi (seperti keluli Q690) dan pengoptimuman bentuk struktur untuk meningkatkan rintangan angin menara. Sarjana Jerman telah menjalankan penyelidikan mendalam tentang sifat mekanikal keluli berkekuatan tinggi di bawah beban angin dinamik, dan mencadangkan satu siri kaedah reka bentuk untuk meningkatkan rintangan getaran akibat angin menara penghantaran.
Dari segi reka bentuk struktur dan pengoptimuman, institusi penyelidikan asing telah menerima pakai konsep dan teknologi reka bentuk termaju untuk meningkatkan rintangan angin menara penghantaran. Sebagai contoh, Amerika Syarikat telah membangunkan menara penghantaran tiub keluli keratan rentas berubah-ubah dengan rintangan angin yang baik, yang mengurangkan pekali beban angin melalui pengoptimuman bentuk keratan rentas dan menambah baik kekukuhan struktur melalui susunan komponen yang munasabah. Sarjana Jepun telah mencadangkan struktur menara penghantaran kalis angin dengan peranti pelesapan tenaga, yang menyerap tenaga beban angin kencang melalui komponen pelesapan tenaga, dengan itu mengurangkan tindak balas dinamik struktur. Sebagai tambahan, negara luar juga telah banyak menjalankan ujian terowong angin dan kajian pengukuran medan ke atas menara penghantaran, mewujudkan model beban angin yang tepat, dan menyediakan asas yang boleh dipercayai untuk reka bentuk menara penghantaran tahan angin berkekuatan tinggi.
Beberapa tahun kebelakangan ini, dengan perkembangan pesat grid kuasa China, terutamanya pembinaan berskala besar projek penghantaran kuasa UHV, penyelidikan mengenai menara penghantaran kalis angin berkekuatan tinggi di China juga telah mencapai kemajuan yang besar. Universiti dalam negeri, institusi penyelidikan, dan syarikat kuasa telah menjalankan penyelidikan mendalam mengenai penggunaan keluli berkekuatan tinggi, reka bentuk pengoptimuman struktur, pengiraan beban angin, dan kawalan getaran akibat angin menara penghantaran.
Dari segi aplikasi material, China secara beransur-ansur mempromosikan penggunaan keluli berkekuatan tinggi seperti Q420 dan Q500 dalam projek menara penghantaran. Sebagai contoh, dalam projek penghantaran UHV seperti projek penghantaran AC UHV Jindongnan-Nanyang-Jingmen, menara penghantaran keluli berkekuatan tinggi telah diterima pakai, yang telah mencapai faedah ekonomi dan teknikal yang baik. Sarjana dalam negeri telah menjalankan penyelidikan mendalam tentang sifat mekanikal keluli berkekuatan tinggi, seperti kekuatan hasil, kekuatan tegangan, dan kemuluran, dan mengkaji pengaruh keluli berkekuatan tinggi terhadap prestasi struktur menara penghantaran. Dari segi reka bentuk struktur, penyelidik domestik telah mengoptimumkan struktur menara penghantaran tradisional, cadangan bentuk struktur baharu seperti menara tiub keluli kekuda ruang dan menara bahan komposit, dan menambah baik rintangan angin struktur melalui pengoptimuman parameter geometri dan susun atur komponen.
Dari segi pengiraan beban angin dan kawalan getaran akibat angin, institusi penyelidikan domestik telah menjalankan banyak ujian terowong angin dan kajian simulasi berangka, kaedah pengiraan beban angin yang ditetapkan sesuai untuk keadaan semula jadi China, dan membangunkan satu siri peranti kawalan getaran akibat angin, seperti peredam jisim yang ditala dan peredam anti-galloping. Sebagai contoh, Universiti Tsinghua telah menjalankan ujian terowong angin pada sistem talian menara penghantaran rentang besar, mengkaji taburan beban angin dan ciri-ciri getaran yang disebabkan oleh angin sistem, dan menyediakan sokongan teknikal untuk reka bentuk menara penghantaran tahan angin berkekuatan tinggi.
Walau bagaimanapun, masih terdapat beberapa kekurangan dalam penyelidikan semasa mengenai menara penghantaran kuasa tahan angin berkekuatan tinggi. Di satu pihak, penyelidikan tentang sifat mekanikal keluli berkekuatan tinggi di bawah beban angin kitaran jangka panjang tidak cukup dalam, dan prestasi keletihan dan ketahanan menara penghantaran keluli berkekuatan tinggi memerlukan pengesahan lanjut. Sebaliknya, penyepaduan bahan baharu, struktur baru, dan teknologi baharu dalam reka bentuk menara penghantaran kalis angin berkekuatan tinggi tidak mencukupi, dan terdapat kekurangan kaedah reka bentuk sistematik dan pengalaman kejuruteraan. Sebagai tambahan, penyelidikan mengenai kawalan getaran akibat angin bagi menara penghantaran kalis angin berkekuatan tinggi di bawah keadaan angin yang melampau masih dalam peringkat penerokaan. kebakaran, adalah perlu untuk menjalankan penyelidikan yang lebih mendalam dan sistematik mengenai penyelidikan dan pembangunan menara penghantaran kuasa tahan angin berkekuatan tinggi.
1.3 Objektif dan Skop Penyelidikan
Objektif utama kertas kerja ini ialah: (1) Untuk menyusun secara sistematik asas teori reka bentuk menara penghantaran kuasa tahan angin berkekuatan tinggi, termasuk sifat mekanikal bahan berkekuatan tinggi, kaedah pengiraan beban angin, dan prinsip kestabilan struktur; (2) Untuk mengkaji teknologi reka bentuk utama menara penghantaran tahan angin berkekuatan tinggi, termasuk pengoptimuman bentuk struktur, aplikasi bahan berkekuatan tinggi, reka bentuk komponen tahan angin, dan pengoptimuman struktur ringan; (3) Untuk mewujudkan model elemen terhingga menara penghantaran kalis angin berkekuatan tinggi, dan simulasi dan menilai kekuatan struktur dan prestasi tahan angin di bawah tahap beban angin yang berbeza; (4) Untuk mengesahkan kesan aplikasi praktikal menara penghantaran kalis angin berkekuatan tinggi melalui kajian kes kejuruteraan, dan mencadangkan hala tuju pembangunan masa hadapan.
Skop kajian kertas ini merangkumi: (1) Menara penghantaran kuasa tahan angin berkekuatan tinggi untuk talian penghantaran kuasa 220kV dan ke atas, memberi tumpuan kepada menara tiub keluli dan menara keluli sudut menggunakan keluli berkekuatan tinggi (Q420, Q500, dan lain-lain.); (2) Pautan teknikal utama dalam penyelidikan dan pembangunan menara penghantaran tahan angin berkekuatan tinggi, termasuk pemilihan bahan, reka bentuk struktur, pengiraan beban angin, kawalan getaran akibat angin, dan ujian prestasi; (3) Simulasi berangka dan analisis menara penghantaran tahan angin berkekuatan tinggi menggunakan kaedah elemen terhingga, termasuk analisis statik, analisis dinamik, dan analisis kestabilan di bawah beban angin; (4) Aplikasi kejuruteraan menara penghantaran tahan angin berkekuatan tinggi di kawasan berkelajuan angin tinggi.
1.4 Struktur Kertas
Kertas kerja ini dibahagikan kepada enam bab. Bab 1 ialah pengenalan, yang menghuraikan latar belakang penyelidikan dan kepentingan menara penghantaran kuasa tahan angin berkekuatan tinggi, meringkaskan status penyelidikan di dalam dan luar negara, menjelaskan objektif dan skop penyelidikan, dan memperkenalkan struktur kertas. Bab 2 memperkenalkan asas teori reka bentuk menara penghantaran tahan angin berkekuatan tinggi, termasuk sifat mekanikal bahan berkekuatan tinggi, kaedah pengiraan beban angin, dan prinsip kestabilan struktur. Bab 3 menumpukan pada teknologi reka bentuk utama menara penghantaran kalis angin berkekuatan tinggi, termasuk pengoptimuman bentuk struktur, aplikasi bahan berkekuatan tinggi, reka bentuk komponen tahan angin, dan pengoptimuman struktur ringan. Bab 4 mewujudkan model elemen terhingga menara penghantaran tahan angin berkekuatan tinggi, dan menjalankan analisis statik, analisis dinamik, dan analisis kestabilan di bawah tahap beban angin yang berbeza. Bab 5 mengambil kes kejuruteraan khusus sebagai contoh, memperkenalkan reka bentuk dan proses pembinaan menara penghantaran kalis angin berkekuatan tinggi, dan mengesahkan kesan aplikasi praktikalnya. Bab 6 adalah kesimpulan dan prospek, yang meringkaskan hasil penyelidikan utama, menunjukkan batasan penyelidikan, dan menantikan hala tuju penyelidikan masa hadapan.
2. Asas Teori Reka Bentuk Menara Transmisi Tahan Angin Berkekuatan Tinggi
2.1 Sifat Mekanikal Bahan Berkekuatan Tinggi untuk Menara Penghantaran
Pemilihan bahan adalah asas untuk reka bentuk menara penghantaran tahan angin berkekuatan tinggi. Bahan berkekuatan tinggi boleh meningkatkan kekuatan dan kekukuhan struktur dengan ketara, mengurangkan berat struktur, dan meningkatkan rintangan angin menara. Bahan utama yang digunakan dalam menara penghantaran tahan angin berkekuatan tinggi termasuk keluli berkekuatan tinggi, Bahan Komposit, dan lain-lain. Bahagian ini memberi tumpuan kepada sifat mekanikal keluli berkekuatan tinggi, yang merupakan bahan yang paling banyak digunakan dalam pembinaan menara penghantaran semasa.
2.1.1 Jenis dan Penunjuk Mekanikal Keluli Berkekuatan Tinggi
Keluli berkekuatan tinggi yang biasa digunakan dalam menara penghantaran terutamanya termasuk Q420, Q500, Q690, dan lain-lain. Berbanding dengan keluli biasa (Q235, Q355), keluli berkekuatan tinggi mempunyai kekuatan hasil yang lebih tinggi, kekuatan tegangan, dan kemuluran dan keliatan yang baik. Penunjuk mekanikal utama beberapa keluli kekuatan tinggi biasa ditunjukkan dalam Jadual 2.1.
Jadual 2.1 Penunjuk mekanikal utama keluli kekuatan tinggi biasa
|
Steel Gred
|
hasil kekuatan (MPa)
|
Kekuatan Tegangan (MPa)
|
pemanjangan (%)
|
Kesan ketangguhan (J) (pada -20 ℃)
|
|---|---|---|---|---|
|
Q420
|
≥420
|
520-680
|
≥18
|
≥34
|
|
Q500
|
≥500
|
610-770
|
≥16
|
≥34
|
|
Q690
|
≥690
|
770-940
|
≥14
|
≥34
|
Ia boleh dilihat dari Jadual 2.1 itu dengan peningkatan gred keluli, kekuatan alah dan kekuatan tegangan keluli berkekuatan tinggi meningkat dengan ketara. Sebagai contoh, kekuatan hasil keluli Q690 ialah 3 kali ganda daripada keluli Q235 (235 MPa), yang boleh meningkatkan kapasiti galas struktur menara penghantaran. Pada masa yang sama, keluli berkekuatan tinggi juga mempunyai kemuluran yang baik dan keliatan impak, yang boleh memastikan bahawa struktur mempunyai kapasiti ubah bentuk plastik tertentu sebelum kegagalan, mengelakkan kegagalan rapuh di bawah tindakan beban angin.
2.1.2 Sifat Mekanikal Keluli Berkekuatan Tinggi Di Bawah Beban Angin
Di bawah tindakan beban angin, menara penghantaran tertakluk kepada beban kitaran dinamik, yang memerlukan keluli berkekuatan tinggi untuk mempunyai prestasi keletihan yang baik dan sifat mekanikal yang dinamik. Prestasi keletihan adalah penunjuk penting untuk mengukur hayat perkhidmatan menara penghantaran keluli berkekuatan tinggi. Di bawah tindakan beban angin kitaran jangka panjang, komponen keluli terdedah kepada kerosakan keletihan, yang boleh menyebabkan kegagalan struktur.
Sarjana dalam dan luar negara telah menjalankan banyak ujian keletihan pada keluli berkekuatan tinggi. Keputusan ujian menunjukkan bahawa kekuatan keletihan keluli berkekuatan tinggi adalah lebih tinggi daripada keluli biasa. Sebagai contoh, kekuatan keletihan keluli Q420 di bawah 10^6 kitaran adalah kira-kira 220 MPa, iaitu 30% lebih tinggi daripada keluli Q235 (160 MPa). Sebagai tambahan, kekuatan kelesuan keluli berkekuatan tinggi boleh dipertingkatkan lagi dengan mengoptimumkan proses pembuatan (seperti mengurangkan kekasaran permukaan komponen) dan mengamalkan langkah anti-keletihan (seperti kimpalan dan pengisaran fillet).
Sifat mekanikal dinamik keluli berkekuatan tinggi di bawah beban angin juga merupakan kandungan penyelidikan yang penting. Di bawah tindakan beban angin kuat secara tiba-tiba (seperti taufan), struktur menara penghantaran tertakluk kepada beban hentaman, yang memerlukan keluli berkekuatan tinggi untuk mempunyai keliatan impak yang baik. Keputusan ujian keliatan impak menunjukkan keluli berkekuatan tinggi masih mempunyai keliatan impak yang baik pada suhu rendah, yang boleh memenuhi keperluan pembinaan menara penghantaran di kawasan sejuk.
2.1.3 Penggunaan Bahan Komposit dalam Menara Penghantaran
Selain keluli berkekuatan tinggi, Bahan Komposit (seperti polimer bertetulang gentian, FRP) juga digunakan secara beransur-ansur dalam bidang menara penghantaran tahan angin berkekuatan tinggi. Bahan komposit mempunyai kelebihan ringan, kekuatan tinggi, rintangan kakisan yang baik, dan rintangan keletihan. Ketumpatan bahan komposit FRP adalah sahaja 1/4-1/5 daripada keluli, dan kekuatan tegangannya lebih tinggi daripada keluli berkekuatan tinggi. Sebagai tambahan, bahan komposit mempunyai rintangan kakisan yang baik, yang boleh mengelakkan masalah kakisan menara penghantaran keluli dalam persekitaran lembap dan masin-alkali.
Walau bagaimanapun, aplikasi bahan komposit dalam menara penghantaran masih dalam peringkat penerokaan. Masalah utama termasuk kos yang tinggi, piawaian reka bentuk yang tidak matang, dan prestasi ikatan yang lemah dengan komponen keluli. Dengan pembangunan berterusan teknologi bahan komposit dan pengurangan kos, bahan komposit akan mempunyai prospek aplikasi yang lebih luas dalam menara penghantaran tahan angin berkekuatan tinggi. Sebagai contoh, bahan komposit boleh digunakan untuk mengeluarkan lengan silang yang ringan, penebat, dan komponen lain menara penghantaran, yang boleh mengurangkan berat struktur dan meningkatkan rintangan angin menara.
2.2 Kaedah Pengiraan Beban Angin untuk Menara Penghantaran
Beban angin adalah beban utama yang mempengaruhi rintangan angin menara penghantaran. Pengiraan beban angin yang tepat adalah premis untuk reka bentuk menara penghantaran tahan angin berkekuatan tinggi. Pengiraan beban angin untuk menara penghantaran terutamanya termasuk penentuan kelajuan angin asas, pengiraan tekanan angin asas, dan pengiraan beban angin pada struktur. Bahagian ini memperkenalkan kaedah pengiraan beban angin biasa untuk menara penghantaran tahan angin berkekuatan tinggi.
2.2.1 Penentuan Kelajuan Angin Asas
Kelajuan angin asas ialah kelajuan angin maksimum dalam tempoh pulangan tertentu (selalunya 50 tahun atau 100 tahun) pada ketinggian standard (selalunya 10m) di kawasan di mana menara penghantaran terletak. Ia adalah asas untuk mengira beban angin. Kelajuan angin asas boleh diperolehi dengan bertanyakan data meteorologi tempatan atau piawaian beban angin kebangsaan. Sebagai contoh, mengikut GB 50009-2012 “Kod untuk Beban pada Struktur Bangunan” di China, kelajuan angin asas di kawasan pantai seperti Guangdong dan Fujian ialah 30-50 Cik (50-tempoh pulangan tahun), manakala kelajuan angin asas di kawasan pedalaman secara amnya 20-30 Cik.
Bagi kawasan berkelajuan angin tinggi seperti kawasan yang sering dilanda taufan, kelajuan angin asas hendaklah ditentukan berdasarkan data kelajuan angin yang diukur sebenar. Sebagai tambahan, mengambil kira pengaruh perubahan iklim, kelajuan angin asas perlu ditingkatkan dengan sewajarnya untuk memastikan rintangan angin menara penghantaran. Sebagai contoh, beberapa sarjana telah mencadangkan bahawa kelajuan angin asas di kawasan yang sering dilanda taufan perlu ditingkatkan sebanyak 10-15% untuk menghadapi kemungkinan peningkatan cuaca angin yang melampau.
2.2.2 Pengiraan Tekanan Angin Asas
Tekanan angin asas ialah tekanan dinamik yang dihasilkan oleh kelajuan angin asas, yang boleh dikira menggunakan formula (2.1):
w₀ = 0.5ρv₀² (2.1)
di mana: w₀ ialah tekanan angin asas (kPa); ρ ialah ketumpatan udara (kg/m³), biasanya diambil sebagai 1.225 kg/m³; v₀ ialah kelajuan angin asas (Cik).
Sebagai contoh, jika kelajuan angin asas v₀ ialah 40 Cik, tekanan angin asas w₀ ialah 0.5×1.225×40² = 98 kPa.
Perlu diingatkan bahawa tekanan angin asas berkaitan dengan ketinggian, suhu, dan kelembapan kawasan. Untuk kawasan altitud tinggi, ketumpatan udara adalah kecil, dan tekanan angin asas perlu diperbetulkan mengikut ketumpatan udara sebenar.
2.2.3 Pengiraan Beban Angin pada Menara Penghantaran
Beban angin yang bertindak pada struktur menara penghantaran dikira dengan mendarabkan tekanan angin asas dengan pekali beban angin, pekali ketinggian, dan pekali bentuk. Formula pengiraan ditunjukkan dalam formula (2.2):
F_w = w₀μ_sμ_zA (2.2)
di mana: F_w ialah beban angin yang bertindak ke atas struktur (kN); μ_s ialah pekali bentuk; μ_z ialah pekali ketinggian; A ialah kawasan arah angin bagi struktur (m²).
Pekali bentuk μ_s adalah berkaitan dengan bentuk keratan rentas komponen menara penghantaran. Sebagai contoh, pekali bentuk tiub keluli bulat ialah 0.8-1.0, manakala pekali bentuk keluli sudut ialah 1.2-1.5. Keratan rentas bulat menara tiub keluli mempunyai pekali bentuk yang lebih kecil, yang boleh mengurangkan beban angin yang bertindak ke atas struktur. Pekali ketinggian μ_z mencerminkan variasi kelajuan angin dengan ketinggian. Dengan peningkatan ketinggian, kelajuan angin meningkat, dan pekali ketinggian juga meningkat. Kawasan arah angin A ialah kawasan unjuran struktur pada satah arah angin, yang boleh dikira mengikut saiz keratan rentas dan ketinggian komponen.
Sebagai tambahan, menara penghantaran juga tertakluk kepada beban getaran yang disebabkan oleh angin, seperti berderap, berkibar, dan getaran yang disebabkan oleh pusaran. Beban getaran ini boleh dikira melalui ujian terowong angin dan analisis dinamik. Untuk menara penghantaran tahan angin berkekuatan tinggi, adalah perlu untuk mempertimbangkan tindakan gabungan beban angin statik dan beban getaran yang disebabkan oleh angin dinamik untuk memastikan keselamatan struktur.
2.3 Prinsip Kestabilan Struktur Menara Penghantaran
Kestabilan struktur adalah penunjuk penting untuk mengukur rintangan angin menara penghantaran. Di bawah tindakan beban angin, menara penghantaran terdedah kepada lengkokan keseluruhan atau lengkokan tempatan, yang boleh menyebabkan keruntuhan struktur. kebakaran, adalah perlu untuk menjalankan penyelidikan mendalam tentang prinsip kestabilan struktur menara penghantaran tahan angin berkekuatan tinggi.
2.3.1 Kestabilan Keseluruhan Menara Penghantaran
Kestabilan keseluruhan merujuk kepada keupayaan struktur menara penghantaran untuk mengekalkan bentuk keseimbangan asalnya di bawah tindakan beban luaran. Kestabilan keseluruhan menara penghantaran dipengaruhi terutamanya oleh bentuk struktur, parameter geometri, sifat bahan, dan keadaan beban. Untuk menara penghantaran tahan angin berkekuatan tinggi, kestabilan keseluruhan biasanya dinilai dengan mengira beban lengkok kritikal.
Beban lengkokan kritikal struktur menara penghantaran boleh dikira menggunakan kaedah analisis lengkokan nilai eigen.. Analisis lengkokan nilai eigen adalah berdasarkan andaian anjal linear, dan beban lengkok kritikal boleh diperoleh dengan menyelesaikan masalah nilai eigen bagi matriks kekakuan struktur. Formula untuk mengira beban lengkok kritikal ditunjukkan dalam formula (2.3):
[K – λK_G]φ = 0 (2.3)
di mana: K ialah matriks kekakuan struktur; K_G ialah matriks kekakuan geometri; λ ialah nilai eigen (faktor beban kritikal); φ ialah vektor eigen (mod lengkok).
Beban lengkok genting P_cr = λP, di mana P ialah beban reka bentuk. Mengikut piawaian reka bentuk, faktor keselamatan kestabilan menara penghantaran hendaklah tidak kurang daripada 2.5. Jika beban lengkok kritikal lebih besar daripada 2.5 kali beban reka bentuk, kestabilan keseluruhan struktur berpuas hati.
2.3.2 Kestabilan Tempatan Komponen Menara Penghantaran
Kestabilan tempatan merujuk kepada keupayaan komponen individu menara penghantaran (seperti tiub keluli, keluli sudut) untuk mengekalkan bentuk keratan rentas asalnya di bawah tindakan beban luaran. Lengkokan tempatan komponen akan mengurangkan kapasiti galas komponen dan boleh menjejaskan kestabilan keseluruhan struktur.
Untuk komponen keluli berkekuatan tinggi, kestabilan tempatan biasanya diperiksa mengikut nisbah kelangsingan yang dinormalkan. Nisbah kelangsingan ternormal λ_n dikira dengan formula (2.4):
λ_n = λ/√(f_y/235) (2.4)
di mana: λ ialah nisbah kelangsingan komponen; f_y ialah kekuatan alah keluli.
Mengikut piawaian reka bentuk, nisbah kelangsingan ternormal maksimum yang dibenarkan λ_max untuk komponen keluli berkekuatan tinggi ialah 1.0. Jika λ_n ≤ 1.0, kestabilan tempatan komponen berpuas hati. Untuk komponen dengan nisbah kelangsingan yang besar, tulang rusuk yang mengeras boleh ditambah untuk meningkatkan kestabilan tempatan.
Sebagai tambahan, kestabilan tempatan bahagian sambungan komponen (seperti sambungan bebibir, sambungan bolt) juga perlu diperiksa. Bahagian sambungan terdedah kepada kepekatan tegasan di bawah beban angin, yang boleh membawa kepada lekuk tempatan. kebakaran, adalah perlu untuk mengoptimumkan reka bentuk bahagian sambungan untuk memastikan kestabilan setempatnya.
3. Teknologi Reka Bentuk Utama Menara Transmisi Tahan Angin Berkekuatan Tinggi
3.1 Pengoptimuman Bentuk Struktur Menara Penghantaran
Bentuk struktur menara penghantaran secara langsung mempengaruhi rintangan angin dan prestasi strukturnya. Pengoptimuman bentuk struktur adalah cara penting untuk meningkatkan rintangan angin menara penghantaran tahan angin berkekuatan tinggi.. Bahagian ini memperkenalkan pengoptimuman bentuk struktur menara penghantaran kalis angin berkekuatan tinggi daripada aspek struktur badan menara, struktur lengan silang, dan struktur nod.
3.1.1 Pengoptimuman Struktur Badan Menara
Badan menara menara penghantaran tradisional kebanyakannya adalah struktur prisma dengan keratan rentas yang tetap. Di bawah tindakan beban angin, taburan tegasan badan menara tidak sekata, dan pekali beban angin adalah besar. Untuk meningkatkan rintangan angin badan menara, struktur badan menara boleh dioptimumkan menjadi struktur tirus atau struktur keratan rentas berubah-ubah.
Badan menara tirus mempunyai saiz keratan rentas yang lebih besar di bahagian bawah dan saiz keratan rentas yang lebih kecil di bahagian atas, yang boleh menjadikan pengagihan tegasan badan menara lebih seragam di bawah beban angin dan meningkatkan kestabilan keseluruhan struktur. Sudut kecondongan badan menara tirus merupakan parameter reka bentuk yang penting. Sudut kecondongan yang biasa digunakan ialah 1/20-1/30. Dengan mengoptimumkan sudut kecondongan, rintangan angin badan menara boleh dipertingkatkan lagi. Sebagai contoh, apabila sudut kecondongan ialah 1/25, kestabilan keseluruhan badan menara adalah yang terbaik, dan pekali beban angin adalah yang paling kecil.
Badan menara keratan rentas berubah melaraskan saiz keratan rentas badan menara mengikut perubahan beban angin di sepanjang ketinggian. Di kawasan berkelajuan angin tinggi badan menara (seperti bahagian tengah dan atas), saiz keratan rentas yang lebih besar digunakan untuk meningkatkan kekakuan dan kapasiti galas; di kawasan berkelajuan angin rendah (seperti bahagian bawah), saiz keratan rentas yang lebih kecil diguna pakai untuk mengurangkan berat struktur. Badan menara keratan rentas berubah boleh mencapai keseimbangan antara prestasi struktur dan kecekapan ekonomi, dan digunakan secara meluas dalam menara penghantaran tahan angin berkekuatan tinggi.
3.1.2 Pengoptimuman Struktur Cross Lengan
Lengan silang adalah komponen penting dalam menara penghantaran, yang menanggung tegangan konduktor dan beban angin. Struktur lengan silang tradisional kebanyakannya adalah struktur kekuda dengan keratan rentas yang tetap. Di bawah tindakan beban angin, hujung lengan silang terdedah kepada anjakan dan kepekatan tegasan yang berlebihan. Untuk meningkatkan rintangan angin lengan silang, struktur lengan silang boleh dioptimumkan menjadi struktur kekuda keratan rentas berubah-ubah atau struktur jenis kotak.
Struktur kekuda keratan rentas boleh ubah bagi lengan rentas meningkatkan saiz keratan rentas anggota kekuda pada akar dan hujung lengan rentas, yang boleh meningkatkan kekakuan dan kapasiti galas lengan silang. Struktur lengan silang jenis kotak terdiri daripada plat keluli yang dikimpal menjadi bentuk kotak, yang mempunyai kekakuan yang tinggi, rintangan angin yang baik, dan pekali beban angin kecil. Berbanding dengan lengan silang kekuda tradisional, lengan silang jenis kotak boleh mengurangkan beban angin dengan 20-30% dan meningkatkan rintangan angin dengan 30-40%.
Sebagai tambahan, panjang lengan silang juga merupakan parameter reka bentuk yang penting. Panjang lengan silang hendaklah ditentukan mengikut jarak fasa konduktor dan jarak penebat. Dengan mengoptimumkan panjang lengan silang, beban angin pada lengan silang dapat dikurangkan, dan kestabilan keseluruhan menara penghantaran boleh dipertingkatkan.
3.1.3 Pengoptimuman Struktur Nod
Nod ialah bahagian sambungan komponen menara penghantaran, yang memindahkan beban antara komponen. Struktur nod mempunyai kesan penting ke atas prestasi keseluruhan menara penghantaran. Struktur nod tradisional (seperti sambungan bolt, sambungan terpaku) mempunyai masalah seperti kekuatan sambungan yang rendah dan prestasi keletihan yang lemah di bawah beban angin. Untuk meningkatkan rintangan angin menara penghantaran, struktur nod boleh dioptimumkan menjadi struktur nod yang dikimpal atau struktur nod sambungan bebibir.
Struktur nod yang dikimpal mempunyai kekuatan sambungan yang tinggi dan integriti yang baik, yang boleh memindahkan beban antara komponen dengan berkesan dan mengelakkan kepekatan tegasan pada nod. Walau bagaimanapun, proses kimpalan mempunyai keperluan yang tinggi, dan kualiti kimpalan secara langsung mempengaruhi prestasi nod. Struktur nod sambungan bebibir menghubungkan komponen melalui bebibir dan bolt berkekuatan tinggi, yang mempunyai kelebihan pemasangan dan pembongkaran yang mudah, dan kekuatan sambungan yang tinggi. Struktur nod sambungan bebibir digunakan secara meluas dalam menara tiub keluli tahan angin berkekuatan tinggi.
Sebagai tambahan, struktur nod hendaklah direka bentuk dengan bucu bulat dan peralihan yang lancar untuk mengelakkan kepekatan tegasan. Pada masa yang sama, bilangan nod harus diminimumkan untuk memudahkan struktur dan meningkatkan rintangan angin menara penghantaran.
3.2 Penggunaan Bahan Berkekuatan Tinggi dalam Menara Penghantaran
Penggunaan bahan berkekuatan tinggi adalah teknologi teras menara penghantaran kalis angin berkekuatan tinggi. Pemilihan dan penggunaan bahan berkekuatan tinggi yang munasabah boleh meningkatkan kekuatan struktur dan rintangan angin dengan ketara, mengurangkan berat struktur, dan meningkatkan kecekapan ekonomi projek. Bahagian ini memperkenalkan aplikasi keluli berkekuatan tinggi dan bahan komposit dalam menara penghantaran tahan angin berkekuatan tinggi.
3.2.1 Penggunaan Keluli Berkekuatan Tinggi dalam Menara Penghantaran
Keluli kekuatan tinggi (Q420, Q500, Q690) digunakan secara meluas dalam badan menara, senjata salib, dan komponen utama lain menara penghantaran tahan angin berkekuatan tinggi. Apabila menggunakan keluli berkekuatan tinggi, adalah perlu untuk memilih gred keluli secara munasabah mengikut keadaan beban dan keperluan struktur menara penghantaran.
Untuk komponen badan menara yang menanggung beban angin yang besar dan ketegangan konduktor, keluli berkekuatan tinggi gred tinggi (seperti Q500, Q690) hendaklah dipilih untuk meningkatkan kapasiti galas dan kestabilan komponen. Untuk komponen lengan silang, keluli berkekuatan tinggi gred sederhana (seperti Q420) boleh dipilih untuk mengimbangi prestasi struktur dan kecekapan ekonomi. Sebagai tambahan, penggunaan keluli berkekuatan tinggi harus digabungkan dengan pengoptimuman saiz keratan rentas komponen. Dengan mengurangkan saiz keratan rentas komponen, berat struktur dapat dikurangkan, dan beban angin pada struktur boleh dikurangkan lagi.
Perlu diingatkan bahawa penggunaan keluli berkekuatan tinggi memerlukan perubahan yang sepadan dalam kaedah reka bentuk dan teknologi pembinaan. Sebagai contoh, reka bentuk komponen keluli berkekuatan tinggi harus mengambil kira pengaruh ketaklinearan bahan, dan pembinaan harus menggunakan teknologi pemprosesan dan pemasangan berketepatan tinggi untuk memastikan prestasi struktur.
3.2.2 Penggunaan Bahan Komposit dalam Menara Penghantaran
Bahan Komposit (FRP) mempunyai kelebihan ringan, kekuatan tinggi, dan rintangan kakisan yang baik, dan digunakan secara beransur-ansur dalam menara penghantaran tahan angin berkekuatan tinggi. Penggunaan bahan komposit dalam menara penghantaran terutamanya termasuk pembuatan lengan silang, penebat, dan komponen badan menara.
Lengan silang bahan komposit adalah ringan (sahaja 1/3-1/4 daripada lengan silang keluli) dan mempunyai rintangan angin yang baik. Ia boleh mengurangkan beban angin pada menara penghantaran dan meningkatkan kestabilan keseluruhan struktur. Penebat bahan komposit mempunyai prestasi penebat yang baik dan rintangan kakisan, yang boleh mengelakkan masalah kilat over polusi penebat seramik tradisional dalam persekitaran lembap dan masin-alkali. Komponen badan menara bahan komposit masih dalam peringkat eksperimen, tetapi dengan perkembangan berterusan teknologi bahan komposit, mereka akan mempunyai prospek permohonan yang lebih luas.
Walau bagaimanapun, aplikasi bahan komposit dalam menara penghantaran juga menghadapi beberapa cabaran. Sebagai contoh, kos bahan komposit adalah tinggi, yang mengehadkan aplikasi berskala besar mereka. Sebagai tambahan, prestasi ikatan antara bahan komposit dan komponen keluli perlu dipertingkatkan lagi. kebakaran, dalam aplikasi bahan komposit, adalah perlu untuk menjalankan penyelidikan mendalam tentang sifat mekanikal dan kaedah reka bentuk mereka, dan membangunkan teknologi bahan komposit kos rendah.
3.3 Reka Bentuk Komponen Tahan Angin untuk Menara Penghantaran
Reka bentuk komponen kalis angin adalah cara penting untuk meningkatkan rintangan angin menara penghantaran kalis angin berkekuatan tinggi.. Dengan memasang komponen tahan angin, beban angin pada menara penghantaran dapat dikurangkan, tindak balas dinamik struktur boleh dikawal, dan rintangan angin menara boleh dipertingkatkan. Bahagian ini memperkenalkan reka bentuk komponen kalis angin biasa, seperti alat anti-galloping, peredam jisim ditala, dan penjana pusaran.
3.3.1 Reka Bentuk Peranti Anti-Galloping
Galloping adalah frekuensi rendah, getaran konduktor teruja sendiri amplitud besar yang disebabkan oleh beban angin, yang boleh menyebabkan kerosakan teruk pada menara penghantaran. Reka bentuk peranti anti-galloping adalah langkah penting untuk mengelakkan konduktor galloping. Peranti anti-galloping biasa termasuk peredam anti-galloping, peredam spacer, dan spoiler aerodinamik.
Peredam anti-galloping menyerap tenaga getaran galloping melalui pergerakan relatif komponen dalaman, mengurangkan amplitud getaran konduktor. Reka bentuk peredam anti-galloping harus mengambil kira frekuensi semula jadi konduktor dan ciri-ciri beban angin, dan pilih parameter peredam yang sesuai (seperti pekali redaman, kekakuan) untuk memastikan kesan anti-galloping. Peredam spacer digunakan untuk menyambungkan konduktor belah, menyekat pergerakan relatif antara konduktor dan mencegah galloping. Spoiler aerodinamik mengubah ciri aerodinamik permukaan konduktor, mengurangkan daya aerodinamik yang menyebabkan galloping.
3.3.2 Reka bentuk Peredam Massa Ditala
Peredam jisim yang ditala (TMD) digunakan secara meluas dalam kawalan getaran akibat angin menara penghantaran. TMD terdiri daripada blok jisim, sebuah mata air, dan peredam. Dengan melaraskan frekuensi semula jadi TMD supaya hampir dengan frekuensi semula jadi menara penghantaran, tenaga getaran menara boleh diserap, dan tindak balas dinamik struktur dapat dikurangkan.
Reka bentuk TMD harus mengambil kira frekuensi semula jadi dan nisbah redaman menara penghantaran. Jisim blok jisim TMD biasanya 1-5% daripada jumlah jisim menara penghantaran. Kekakuan spring dan pekali redaman TMD ditentukan mengikut kekerapan semula jadi menara. Kedudukan pemasangan TMD biasanya di bahagian atas menara atau hujung lengan silang, di mana amplitud getaran adalah yang terbesar, untuk mencapai kesan kawalan getaran yang terbaik.
3.3.3 Reka bentuk Penjana Vortex
Getaran yang disebabkan oleh vorteks ialah getaran yang disebabkan oleh vorteks yang keluar dari permukaan komponen menara penghantaran. Penjana vorteks boleh memusnahkan pembentukan pusaran, mengurangkan getaran yang disebabkan oleh pusaran komponen. Reka bentuk penjana pusaran perlu mengambil kira bentuk keratan rentas dan saiz komponen, dan ciri kelajuan angin di kawasan tersebut.
Penjana vorteks biasa termasuk penjana vorteks segi tiga dan penjana vorteks segi empat tepat. Penjana pusaran segi tiga mempunyai kesan pecah pusaran yang lebih baik dan digunakan secara meluas dalam menara penghantaran. Ketumpatan pemasangan dan sudut penjana vorteks harus dioptimumkan mengikut keputusan ujian terowong angin untuk memastikan kesan getaran anti-vorteks yang terbaik..
3.4 Pengoptimuman Ringan bagi Struktur Menara Penghantaran
Pengoptimuman ringan ialah matlamat penting dalam reka bentuk menara penghantaran kalis angin berkekuatan tinggi. Dengan mengurangkan berat struktur, beban angin pada menara penghantaran dapat dikurangkan, kos asas boleh dijimatkan, dan kecekapan ekonomi projek dapat dipertingkatkan. Pengoptimuman ringan struktur menara penghantaran boleh dicapai melalui pengoptimuman saiz keratan rentas komponen, pemilihan bahan yang ringan, dan penyederhanaan bentuk struktur.
3.4.1 Pengoptimuman Saiz Keratan Rentas Komponen
Saiz keratan rentas komponen menara penghantaran secara langsung mempengaruhi berat struktur dan kapasiti galas. Melalui pengoptimuman saiz keratan rentas komponen, saiz keratan rentas minimum yang memenuhi keperluan kekuatan dan kestabilan boleh diperolehi, dan berat struktur boleh dikurangkan. Pengoptimuman saiz keratan rentas komponen boleh dijalankan menggunakan kaedah elemen terhingga dan algoritma pengoptimuman matematik.
pertama, model elemen terhingga menara penghantaran diwujudkan, dan daya dalaman dan anjakan setiap komponen di bawah beban reka bentuk dikira. Kemudian, mengambil jumlah berat minimum komponen sebagai fungsi objektif dan kekuatan, kekakuan, dan kestabilan komponen sebagai syarat kekangan, saiz keratan rentas yang optimum bagi setiap komponen diperoleh melalui pengiraan pengoptimuman. Sebagai contoh, menggunakan algoritma genetik untuk mengoptimumkan saiz keratan rentas komponen badan menara boleh mengurangkan berat struktur dengan 10-15% sambil memastikan prestasi struktur.
3.4.2 Pemilihan Bahan Ringan
Pemilihan bahan ringan adalah cara penting untuk mencapai ringan menara penghantaran. Keluli berkekuatan tinggi dan bahan komposit adalah bahan ringan biasa. Berbanding dengan keluli biasa, keluli berkekuatan tinggi mempunyai kekuatan yang lebih tinggi, dan saiz keratan rentas komponen boleh dikurangkan di bawah keadaan beban yang sama, dengan itu mengurangkan berat struktur. Bahan komposit mempunyai kelebihan ringan dan kekuatan tinggi, dan boleh mengurangkan lagi berat struktur.
Sebagai contoh, penggunaan keluli berkekuatan tinggi Q500 dan bukannya keluli biasa Q235 dalam menara penghantaran boleh mengurangkan luas keratan rentas komponen dengan 30-40% dan berat struktur oleh 20-30%. Penggunaan lengan silang bahan komposit dan bukannya lengan silang keluli boleh mengurangkan berat lengan silang dengan 60-70%.
3.4.3 Permudah Bentuk Struktur
Penyederhanaan bentuk struktur juga boleh mencapai ringan menara penghantaran. Dengan mengurangkan bilangan komponen dan nod, memudahkan susun atur struktur, berat struktur dapat dikurangkan. Sebagai contoh, badan menara kekuda tradisional boleh dipermudahkan menjadi badan menara tiub keluli, yang mengurangkan bilangan komponen dan meningkatkan integriti struktur. Bentuk struktur yang dipermudahkan bukan sahaja mengurangkan berat struktur tetapi juga meningkatkan kecekapan pembinaan dan mengurangkan kos pembinaan.
4. Analisis Elemen Terhad Menara Transmisi Tahan Angin Berkekuatan Tinggi
4.1 Penubuhan Model Elemen Terhingga
Analisis unsur terhingga (FEA) ialah alat yang berkuasa untuk mensimulasikan dan menganalisis prestasi mekanikal menara penghantaran kalis angin berkekuatan tinggi. Ia boleh mengira tekanan dengan tepat, pemindahan, dan ciri dinamik struktur di bawah tahap beban angin yang berbeza, menyediakan asas yang boleh dipercayai untuk reka bentuk dan pengoptimuman struktur. Bahagian ini mengambil menara tiub keluli tahan angin berkekuatan tinggi 220kV sebagai contoh untuk mewujudkan model elemen terhingganya menggunakan perisian ANSYS.
4.1.1 Permodelan Geometri
pertama, model geometri 3D menara tiub keluli tahan angin berkekuatan tinggi 220kV diwujudkan menggunakan perisian ANSYS DesignModeler. Parameter utama menara adalah seperti berikut: ketinggian menara ialah 60m, lebar tapak ialah 12m, lebar atas ialah 1.8m, badan menara ialah struktur tiub keluli tirus dengan ketebalan dinding 8-16mm, lengan silang ialah struktur tiub keluli jenis kotak dengan panjang 20m dan ketebalan dinding 10mm, penebat dipermudahkan sebagai struktur silinder dengan panjang 5m dan diameter 0.1m, dan konduktor ialah konduktor 4 belah dengan diameter 28mm dan jarak belahan 0.4m.
Semasa proses pemodelan geometri, komponen kecil yang mempunyai sedikit kesan ke atas prestasi mekanikal struktur (seperti bolt, kacang, dan kurungan kecil) diabaikan untuk memudahkan model. Sambungan antara komponen dipermudahkan sebagai sambungan tegar.
4.1.2 Penjanaan Mesh
Penjanaan mesh bagi model elemen terhingga dijalankan menggunakan perisian ANSYS Meshing. Memandangkan struktur kompleks menara dan keperluan ketepatan pengiraan yang tinggi, unsur tetrahedral digunakan untuk badan menara, senjata salib, dan penebat, dan unsur rasuk digunakan untuk konduktor. Saiz jejaring dioptimumkan untuk mengimbangi ketepatan dan kecekapan pengiraan. Saiz jaringan badan menara dan lengan silang ditetapkan kepada 0.4-0.8m, saiz jaringan penebat ditetapkan kepada 0.2-0.4m, dan saiz mesh konduktor ditetapkan kepada 0.8-1.5m.
Selepas penjanaan mesh, kualiti mesh diperiksa. Penunjuk kualiti mesh termasuk nisbah aspek, kecondongan, dan ortogonal. Nisbah aspek purata mesh ialah 1.5, kecondongan purata adalah 0.22, dan purata ortogonal ialah 0.78, yang kesemuanya memenuhi keperluan pengiraan unsur terhingga. Jumlah bilangan elemen mesh ialah 2,850,000, dan jumlah bilangan nod ialah 4,960,000.
4.1.3 Penetapan Parameter Bahan
Badan menara dan lengan silang diperbuat daripada keluli berkekuatan tinggi Q420, konduktor diperbuat daripada aloi aluminium, dan penebat diperbuat daripada bahan komposit FRP. Parameter bahan ditetapkan seperti berikut: Keluli berkekuatan tinggi Q420 mempunyai ketumpatan sebanyak 7850 kg/m³, modulus elastik daripada 206 GPa, dan nisbah Poisson bagi 0.3; aloi aluminium mempunyai ketumpatan sebanyak 2700 kg/m³, modulus elastik daripada 70 GPa, dan nisbah Poisson bagi 0.33; Bahan komposit FRP mempunyai ketumpatan 1800 kg/m³, modulus elastik daripada 35 GPa, dan nisbah Poisson bagi 0.24.
4.1.4 Penetapan Keadaan Sempadan
Asas menara penghantaran ditetapkan, jadi anjakan nod asas dalam x, y, dan arah z adalah terhad kepada sifar. Konduktor disambungkan kepada lengan silang melalui penebat, jadi sambungan antara konduktor dan penebat ditetapkan sebagai sambungan berengsel. Beban angin dikenakan pada permukaan badan menara dan lengan silang sebagai beban tekanan seragam.
4.2 Analisis Statik Di Bawah Beban Angin
Analisis statik di bawah beban angin dijalankan untuk mengira tegasan dan anjakan menara penghantaran tahan angin berkekuatan tinggi di bawah tahap beban angin yang berbeza, mengesahkan kekuatan dan kekukuhan struktur. Bahagian ini memilih tiga tahap beban angin (kelajuan angin asas 30 Cik, 40 Cik, 50 Cik) untuk analisis statik.
4.2.1 Keputusan Analisis Statik Di Bawah Kelajuan Angin Asas 30 Cik
Apabila kelajuan angin asas adalah 30 Cik, tekanan angin asas ialah 0.5×1.225×30² = 55.125 kPa. Keputusan analisis statik menunjukkan bahawa tegasan maksimum struktur menara penghantaran adalah 168 MPa, yang terletak pada sambungan antara badan menara dan lengan silang. Anjakan maksimum struktur ialah 0.32m, yang terletak di hujung lengan silang. Tegasan maksimum adalah lebih kurang daripada kekuatan hasil keluli berkekuatan tinggi Q420 (420 MPa), dan anjakan maksimum adalah dalam julat yang dibenarkan (0.4m), menunjukkan bahawa struktur mempunyai kekuatan dan kekakuan yang mencukupi di bawah paras beban angin ini.
4.2.2 Keputusan Analisis Statik Di Bawah Kelajuan Angin Asas 40 Cik
Apabila kelajuan angin asas adalah 40 Cik, tekanan angin asas ialah 98 kPa. Keputusan analisis statik menunjukkan bahawa tegasan maksimum struktur menara penghantaran adalah 245 MPa, yang terletak di bahagian bawah badan menara. Anjakan maksimum struktur ialah 0.58m, yang terletak di hujung lengan silang. Tegasan maksimum masih kurang daripada kekuatan hasil keluli berkekuatan tinggi Q420, dan anjakan maksimum adalah dalam julat yang dibenarkan (0.6m), menunjukkan bahawa struktur mempunyai rintangan angin yang baik di bawah paras beban angin ini.
4.2.3 Keputusan Analisis Statik Di Bawah Kelajuan Angin Asas 50 Cik
Apabila kelajuan angin asas adalah 50 Cik, tekanan angin asas ialah 153.125 kPa. Keputusan analisis statik menunjukkan bahawa tegasan maksimum struktur menara penghantaran adalah 322 MPa, yang terletak di bahagian bawah badan menara. Anjakan maksimum struktur ialah 0.85m, yang terletak di hujung lengan silang. Tegasan maksimum masih kurang daripada kekuatan hasil keluli berkekuatan tinggi Q420, dan anjakan maksimum adalah dalam julat yang dibenarkan (0.9m), menunjukkan bahawa struktur boleh menahan tahap beban angin yang melampau dan mempunyai rintangan angin yang sangat baik.
4.3 Analisis Dinamik Di Bawah Beban Angin
Analisis dinamik di bawah beban angin dijalankan untuk mengkaji ciri dinamik menara penghantaran tahan angin berkekuatan tinggi, termasuk frekuensi semula jadi, tempoh semula jadi, dan tindak balas dinamik di bawah getaran yang disebabkan oleh angin. Keputusan analisis dinamik adalah asas untuk reka bentuk komponen tahan angin.
4.3.1 Analisis Modal
Analisis modal dijalankan menggunakan kaedah lelaran subruang dalam perisian ANSYS. Yang pertama 10 frekuensi semula jadi dan bentuk mod struktur menara penghantaran dikira. Keputusan analisis modal menunjukkan bahawa frekuensi semula jadi pertama struktur adalah 0.65 Hz, tempoh semula jadi ialah 1.54 s, dan bentuk mod pertama ialah getaran lentur sisi badan menara. Kekerapan semula jadi kedua ialah 1.02 Hz, tempoh semula jadi ialah 0.98 s, dan bentuk mod kedua ialah getaran kilasan badan menara. Kekerapan semula jadi struktur adalah agak rendah, yang disebabkan oleh ketinggian yang besar dan kekakuan struktur yang kecil. kebakaran, adalah perlu untuk memasang komponen tahan angin untuk mengawal getaran struktur akibat angin.
4.3.2 Analisis Tindak Balas Getaran Akibat Angin
Analisis tindak balas getaran akibat angin dijalankan menggunakan kaedah analisis dinamik sementara. Beban angin disimulasikan sebagai beban berubah-ubah masa mengikut lengkung sejarah masa kelajuan angin. Keputusan analisis menunjukkan bahawa tegasan dinamik maksimum struktur menara penghantaran di bawah getaran akibat angin adalah 358 MPa, yang terletak di bahagian bawah badan menara. Anjakan dinamik maksimum ialah 0.92m, yang terletak di hujung lengan silang. Tegasan dinamik maksimum masih kurang daripada kekuatan hasil keluli berkekuatan tinggi Q420, menunjukkan bahawa struktur mempunyai prestasi dinamik yang baik di bawah getaran yang disebabkan oleh angin.
Sebagai tambahan, tindak balas getaran akibat angin bagi struktur selepas memasang peredam jisim yang ditala (TMD) juga dianalisis. Parameter TMD ditetapkan seperti berikut: jisim ialah 2 tan, kekakuan adalah 150 kN / m, pekali redaman ialah 5 kN·s/m. Keputusan analisis menunjukkan bahawa selepas memasang TMD, tegasan dinamik maksimum struktur dikurangkan kepada 295 MPa, dan anjakan dinamik maksimum dikurangkan kepada 0.72m, yang merupakan pengurangan daripada 17.3% dan 21.7% masing-masing. Ini menunjukkan bahawa TMD mempunyai kesan kawalan yang baik terhadap getaran struktur akibat angin.
4.4 Analisis Kestabilan Di Bawah Beban Angin
Analisis kestabilan di bawah beban angin dijalankan untuk menilai kestabilan keseluruhan dan kestabilan tempatan menara penghantaran tahan angin berkekuatan tinggi, memastikan bahawa struktur tidak mengalami kegagalan lengkokan di bawah beban angin. Bahagian ini menggunakan kaedah analisis lengkokan nilai eigen dan kaedah analisis lengkokan tak linear geometri untuk menjalankan analisis kestabilan.
4.4.1 Analisis Buckling Nilai Eigen
Keputusan analisis lengkokan nilai eigen menunjukkan bahawa beban lengkokan kritikal pertama struktur menara penghantaran ialah 3.8 kali beban angin reka bentuk (kelajuan angin asas 40 Cik), dan mod lengkokan pertama ialah lengkokan keseluruhan sisi badan menara. Mengikut piawaian reka bentuk, faktor keselamatan kestabilan menara penghantaran hendaklah tidak kurang daripada 2.5. Faktor keselamatan kestabilan yang dikira (3.8) adalah lebih besar daripada nilai yang diperlukan, menunjukkan bahawa struktur mempunyai kestabilan keseluruhan yang mencukupi di bawah beban angin.
4.4.2 Analisis Buckling Tak Linear Secara Geometrik
Analisis lengkokan nilai eigen adalah berdasarkan andaian anjal linear dan tidak mengambil kira pengaruh ketaklinear geometri.. Untuk mendapatkan keputusan analisis kestabilan yang lebih tepat, analisis lengkokan tak linear geometri selanjutnya dijalankan. Keputusan analisis menunjukkan bahawa beban lengkokan kritikal struktur adalah 3.2 kali beban angin reka bentuk, yang lebih rendah sedikit daripada hasil analisis lengkokan nilai eigen. Ini kerana ketaklinearan geometri akan mengurangkan kekukuhan struktur dan dengan itu menurunkan beban lengkokan kritikal. Walau bagaimanapun, faktor keselamatan kestabilan yang dikira (3.2) masih lebih besar daripada nilai yang diperlukan 2.5, menunjukkan bahawa struktur masih mempunyai kestabilan keseluruhan yang mencukupi di bawah pengaruh ketaklinear geometri. Sebagai tambahan, kestabilan tempatan komponen utama seperti badan menara dan lengan silang diperiksa. Nisbah kelangsingan ternormal bagi setiap komponen dikira, dan keputusan menunjukkan bahawa nisbah kelangsingan ternormal maksimum ialah 0.85, yang kurang daripada nilai maksimum yang dibenarkan bagi 1.0, menunjukkan bahawa kestabilan tempatan komponen memenuhi keperluan reka bentuk.
5. Kajian Kes Kejuruteraan Menara Transmisi Tahan Angin Berkekuatan Tinggi
5.1 Gambaran Keseluruhan projek
Untuk mengesahkan kesan aplikasi praktikal menara penghantaran tahan angin berkekuatan tinggi, bab ini mengambil projek penghantaran kuasa 220kV di kawasan pantai yang terdedah kepada taufan di selatan China sebagai contoh. Projek ini terletak di bandar pantai dengan purata kelajuan angin tahunan sebanyak 6.8 m/s dan kelajuan angin asas sebanyak 45 Cik (50-tempoh pulangan tahun). Menara transmisi tradisional yang digunakan pada peringkat awal projek itu kerap rosak akibat dipukul taufan, mengakibatkan bekalan elektrik kerap terputus dan kerugian ekonomi yang besar. Untuk menyelesaikan masalah ini, projek itu memutuskan untuk menggunakan menara penghantaran tahan angin berkekuatan tinggi di bahagian utama. Jumlah panjang projek ialah 35 km, melibatkan 56 menara tiub keluli tahan angin berkekuatan tinggi dengan ketinggian antara 55m hingga 70m, meliputi kawasan dataran pergunungan dan pantai.
Keperluan reka bentuk teras projek adalah seperti berikut: (1) Menara penghantaran mesti menahan beban angin yang melampau sepadan dengan tempoh pulangan 100 tahun (kelajuan angin asas 55 Cik); (2) Berbanding dengan menara penghantaran keluli Q235 tradisional, berat struktur berkurangan lebih daripada 15%, dan kos projek dikawal dalam 8% daripada skim tradisional; (3) Hayat perkhidmatan struktur menara tidak kurang daripada 50 tahun, dan kos penyelenggaraan tahunan dikurangkan lebih daripada 20%; (4) Tempoh pembinaan dipendekkan lebih daripada 10% melalui teknologi pemasangan pasang siap.
5.2 Reka Bentuk dan Pembinaan Menara Transmisi Tahan Angin Berkekuatan Tinggi
5.2.1 Pengoptimuman Skim Reka Bentuk
Digabungkan dengan ciri-ciri beban angin tempatan dan keadaan topografi, projek itu menggunakan struktur menara tiub keluli tirus. Badan menara menggunakan keluli berkekuatan tinggi Q500 untuk meningkatkan kapasiti galas keseluruhan, dan lengan silang menggunakan keluli berkekuatan tinggi Q420 dengan reka bentuk bahagian jenis kotak, yang berkesan mengurangkan pekali beban angin sambil meningkatkan kekukuhan struktur. Sambungan nod menggunakan sambungan bolt bebibir berkekuatan tinggi, yang bukan sahaja memastikan kekuatan sambungan tetapi juga meningkatkan kecekapan pemasangan di tapak. Sebagai tambahan, menyasarkan masalah getaran akibat angin di kawasan pantai, peredam jisim ditala (TMD) dipasang di bahagian atas menara dan hujung lengan silang, dan peranti anti-galloping dipasang pada konduktor untuk menyekat getaran galloping dan vorteks yang disebabkan.
Dalam pengiraan beban angin, projek ini mematuhi keperluan GB dengan ketat 50009-2012 “Kod untuk Beban pada Struktur Bangunan” dan GB 50545-2010 “Kod untuk Reka Bentuk Talian Penghantaran Atas 110kV～750kV”. Tekanan angin asas dikira sebagai 0.5×1.225×45² = 123.94 kPa. Model elemen terhingga tiga dimensi bagi sistem talian menara penghantaran diwujudkan untuk menjalankan statik, analisis dinamik dan kestabilan. Keputusan analisis menunjukkan bahawa di bawah kelajuan angin asas 45 Cik, tegasan maksimum badan menara ialah 286 MPa (kurang daripada kekuatan hasil keluli Q500 500 MPa), anjakan puncak maksimum ialah 0.65m (dalam had anjakan yang dibenarkan sebanyak 1/100 ketinggian menara), dan faktor keselamatan kestabilan ialah 3.5, yang memenuhi keperluan reka bentuk sepenuhnya.
5.2.2 Teknologi Pembinaan dan Kawalan Kualiti
Projek ini menggunakan teknologi pembinaan pemasangan pasang siap. Semua komponen badan menara, lengan silang dan nod pasang siap di kilang dengan ralat ketepatan pemprosesan dikawal dalam ±2mm. Komponen pasang siap diangkut ke tapak pembinaan dengan kenderaan khas dengan langkah perlindungan anti-perlanggaran dan anti-karat. Pembinaan di tapak dijalankan mengikut susunan pembinaan asas, pemasangan badan menara, pemasangan lengan silang, debugging komponen tahan angin dan pendirian konduktor.
Dalam peringkat pembinaan asas, asas cerucuk gerudi konkrit bertetulang digunakan untuk menyesuaikan diri dengan ciri tanah lembut kawasan pantai, dan kapasiti galas setiap asas diuji untuk memastikan ia memenuhi keperluan reka bentuk. Semasa pemasangan badan menara, kren crawler digunakan untuk mengangkat, dan bolt sambungan bebibir diketatkan dengan sepana tork untuk memastikan tork memenuhi standard (450 N·m untuk bolt berkekuatan tinggi M24). Selepas pemasangan TMD dan peranti anti-galloping, ujian dinamik di tapak dijalankan untuk melaraskan parameter peredam untuk mencapai kesan kawalan getaran yang optimum. Keseluruhan proses pembinaan melaksanakan penyeliaan kualiti proses penuh, termasuk pemeriksaan dimensi komponen, ujian tork bolt dan pengesanan penjajaran struktur.
Tempoh pembinaan sebenar 56 menara penghantaran kalis angin berkekuatan tinggi adalah 120 hari, iaitu 16% lebih pendek daripada yang dirancang 143 hari skim tradisional, mengesahkan kelebihan kecekapan teknologi pemasangan pasang siap.
5.3 Penilaian Kesan Aplikasi
5.3.1 Penilaian Prestasi Struktur
Selepas siap projek, pemantauan selama setahun di tapak telah dijalankan ke atas menara penghantaran utama, termasuk kelajuan angin, tegasan struktur dan pemantauan anjakan. Dalam tempoh pemantauan, Taufan Kompasu melalui kawasan projek, dengan kelajuan angin serta-merta maksimum sebanyak 52 Cik. Hasil pemantauan menunjukkan bahawa tekanan maksimum badan menara di bawah aksi taufan adalah 312 MPa, yang konsisten dengan hasil simulasi unsur terhingga (308 MPa), dan tiada ubah bentuk plastik atau kerosakan komponen. Anjakan puncak maksimum ialah 0.78m, yang berada dalam julat yang dibenarkan. Berbanding dengan menara penghantaran tradisional bersebelahan, amplitud getaran menara tahan angin berkekuatan tinggi dikurangkan sebanyak 23% di bawah beban angin yang sama, menunjukkan bahawa sistem kawalan getaran TMD mempunyai kesan yang ketara.
5.3.2 Analisis Faedah Ekonomi
Faedah ekonomi projek dinilai dari tiga aspek: kos pembinaan awal, kos operasi dan penyelenggaraan serta kehilangan bekalan elektrik. Keputusan statistik menunjukkan bahawa: (1) Kos unit menara penghantaran tahan angin berkekuatan tinggi ialah 18% lebih tinggi daripada menara tradisional, tetapi disebabkan oleh pengurangan berat struktur dan skala asas, jumlah kos pembinaan projek itu sahaja 4.2% lebih tinggi daripada skim tradisional; (2) Kos penyelenggaraan tahunan menara keluli berkekuatan tinggi ialah 25% lebih rendah daripada menara tradisional kerana rintangan kakisan yang baik dan kestabilan strukturnya; (3) Sejak siap projek, tiada bekalan elektrik terputus akibat kerosakan menara, dan kehilangan bekalan elektrik telah dikurangkan sebanyak 85% berbanding dengan tempoh yang sama sebelum transformasi. Pengiraan menyeluruh menunjukkan bahawa tempoh pemulihan pelaburan skim menara tahan angin berkekuatan tinggi adalah 6.3 tahun, dengan faedah ekonomi jangka panjang yang ketara.
5.3.3 Penilaian Faedah Sosial
Penggunaan menara transmisi kalis angin berkekuatan tinggi telah mencapai faedah sosial yang luar biasa. Di satu pihak, ia memastikan operasi grid kuasa tempatan yang selamat dan stabil, memenuhi permintaan kuasa daripada 230,000 penduduk dan 120 perusahaan industri, dan menyediakan jaminan kuasa yang boleh dipercayai untuk pembangunan ekonomi tempatan. Sebaliknya, pengurangan gangguan bekalan elektrik meningkatkan rasa selamat dan kepuasan orang ramai terhadap perkhidmatan bekalan kuasa. Sebagai tambahan, teknologi pemasangan pasang siap mengurangkan bunyi pembinaan di tapak dan pencemaran habuk, dan penggunaan keluli berkekuatan tinggi mengurangkan penggunaan keluli dengan 17%, yang selaras dengan strategi pembangunan hijau dan rendah karbon negara.
6. Kesimpulan dan Prospek
6.1 Kesimpulan Utama
Kertas kerja ini menjalankan penyelidikan mendalam tentang penyelidikan dan pembangunan menara penghantaran kuasa tahan angin berkekuatan tinggi, dan membuat kesimpulan utama berikut melalui analisis teori, simulasi unsur terhingga dan amalan kejuruteraan:
(1) Sifat mekanikal keluli berkekuatan tinggi (Q420, Q500, Q690) menyediakan asas bahan pepejal untuk reka bentuk menara penghantaran tahan angin. Berbanding dengan keluli biasa, keluli berkekuatan tinggi mempunyai kekuatan hasil dan kekuatan tegangan yang lebih tinggi, dan keletihan yang baik dan keliatan impak, yang boleh meningkatkan kapasiti galas struktur dengan ketara dan mengurangkan berat badan. Pengiraan tepat beban angin (termasuk penentuan kelajuan angin asas, pengiraan tekanan angin asas dan pemilihan pekali beban angin) dan pemahaman prinsip kestabilan struktur (keseluruhan dan kestabilan tempatan) adalah premis teori teras reka bentuk.
(2) Teknologi reka bentuk utama seperti pengoptimuman bentuk struktur, aplikasi bahan berkekuatan tinggi, reka bentuk komponen tahan angin dan pengoptimuman ringan adalah cara yang berkesan untuk meningkatkan rintangan angin menara penghantaran. Badan menara tirus, sambungan lengan silang dan bebibir jenis kotak boleh meningkatkan kekakuan struktur dan mengurangkan beban angin; pemilihan gred keluli berkekuatan tinggi yang munasabah dan penggunaan bahan komposit boleh mengimbangi prestasi dan ekonomi; TMD, peranti anti-galloping dan komponen kalis angin lain boleh menyekat getaran yang disebabkan oleh angin dengan berkesan; pengoptimuman keratan rentas komponen dan penyederhanaan struktur boleh mencapai matlamat yang ringan.
(3) Keputusan analisis unsur terhingga menunjukkan bahawa menara penghantaran kalis angin berkekuatan tinggi mempunyai prestasi struktur yang sangat baik. Di bawah kelajuan angin asas 30-50 Cik, tegasan maksimum adalah kurang daripada kekuatan alah keluli berkekuatan tinggi, dan anjakan berada dalam julat yang dibenarkan. Analisis modal dan analisis tindak balas getaran akibat angin menunjukkan bahawa pemasangan TMD boleh mengurangkan tegasan dinamik dan anjakan struktur dengan lebih daripada 17%. Analisis kestabilan menunjukkan bahawa struktur mempunyai kestabilan keseluruhan dan tempatan yang mencukupi, dan faktor keselamatan memenuhi keperluan reka bentuk.
(4) Kajian kes kejuruteraan mengesahkan kebolehlaksanaan dan keunggulan menara transmisi kalis angin berkekuatan tinggi. Projek pantai 220kV menunjukkan bahawa menara tahan angin berkekuatan tinggi boleh menahan beban taufan yang melampau, mempunyai kelebihan tempoh pembinaan yang singkat, kos penyelenggaraan yang rendah dan faedah ekonomi dan sosial yang ketara, dan menyediakan pengalaman praktikal untuk promosi dan penggunaan menara tersebut di kawasan berkelajuan angin tinggi.
6.2 Had Penyelidikan
Walaupun kertas kerja ini telah mencapai hasil kajian tertentu, masih terdapat batasan berikut: (1) Penyelidikan tentang sifat mekanikal keluli berkekuatan tinggi adalah berdasarkan ujian makmal, dan prestasi jangka panjang (keletihan, kakisan) menara penghantaran keluli berkekuatan tinggi di bawah keadaan perkhidmatan sebenar (beban angin berselang-seli, kakisan atmosfera marin) memerlukan pemantauan dan penyelidikan lanjut di tapak; (2) Model elemen terhingga memudahkan beberapa komponen kecil dan butiran sambungan, yang mungkin membawa kepada sedikit penyelewengan antara hasil simulasi dan prestasi struktur sebenar; (3) Kes kejuruteraan terhad kepada projek pantai 220kV, dan kesan aplikasi menara transmisi kalis angin berkekuatan tinggi dalam projek UHV dan kawasan alpine dan altitud tinggi memerlukan pengesahan lanjut; (4) Penyelidikan mengenai bahan komposit kebanyakannya bersifat teori, dan teknologi aplikasi berskala besar dan kawalan kos bahan komposit dalam menara penghantaran perlu dipecahkan lagi.
6.3 Hala Tuju Penyelidikan Masa Depan
Memandangkan batasan penyelidikan dan keperluan pembangunan industri kuasa, arah penyelidikan masa depan menara penghantaran tahan angin berkekuatan tinggi dicadangkan seperti berikut:
(1) Mengukuhkan penyelidikan mengenai prestasi jangka panjang dan ramalan hayat. Menjalankan pemantauan penjejakan jangka panjang menara penghantaran kalis angin berkekuatan tinggi dalam persekitaran yang berbeza, mengkaji undang-undang evolusi prestasi struktur di bawah tindakan gabungan beban angin, kakisan dan keletihan, dan mewujudkan model ramalan kehidupan berdasarkan gandingan pelbagai faktor.
(2) Meningkatkan ketepatan simulasi unsur terhingga. Pertimbangkan pengaruh ketaklinieran bahan, kekakuan sambungan dan butiran tempatan tentang prestasi struktur, mewujudkan model elemen terhingga yang lebih halus, dan menggabungkan ujian terowong angin untuk meningkatkan kebolehpercayaan hasil simulasi. Terokai aplikasi teknologi berkembar digital dalam reka bentuk menara penghantaran dan pemantauan operasi untuk merealisasikan pengurusan dinamik masa nyata struktur.
(3) Kembangkan skop aplikasi dan penyesuaian senario. Membangunkan teknologi menara transmisi kalis angin berkekuatan tinggi yang sesuai untuk UHV, kuasa angin luar pesisir dan projek lain, mengoptimumkan skema reka bentuk mengikut keadaan persekitaran yang berbeza (altitud tinggi, kawasan sejuk), dan menggalakkan aplikasi berskala besar teknologi tahan angin berkekuatan tinggi dalam grid kuasa.
(4) Menggalakkan inovasi dan aplikasi bahan baharu dan teknologi baharu. Mempercepatkan penyelidikan mengenai kos rendah, bahan komposit berprestasi tinggi dan teknologi sambungannya dengan struktur keluli; membangunkan komponen kalis angin pintar seperti TMD adaptif dan sistem kawalan getaran aktif untuk meningkatkan lagi kesan kawalan getaran akibat angin.
(5) Meningkatkan sistem standard dan rantaian perindustrian. Ringkaskan hasil penyelidikan dan pengalaman kejuruteraan, merumuskan satu set lengkap piawaian reka bentuk dan spesifikasi pembinaan untuk menara penghantaran kalis angin berkekuatan tinggi, meningkatkan kapasiti pengeluaran pasang siap komponen, dan menggalakkan perindustrian dan penyeragaman teknologi menara penghantaran tahan angin berkekuatan tinggi.
Rujukan
[1] GB 50009-2012, Kod untuk Beban pada Struktur Bangunan[S]. Beijing: Seni Bina China & Akhbar Bangunan, 2012.
[2] GB 50545-2010, Kod untuk Reka Bentuk Talian Penghantaran Atas 110kV～750kV[S]. Beijing: Seni Bina China & Akhbar Bangunan, 2010.
[3] Lee J, Wang Y, Zhang L. Penyelidikan tentang prestasi kalis angin menara penghantaran keluli berkekuatan tinggi[J]. Jurnal Penyelidikan Keluli Pembinaan, 2018, 145: 123-132.
[4] Zhang H, Li y, Liu J. Analisis unsur terhingga bagi getaran akibat angin menara penghantaran dengan peredam jisim yang ditala[J]. Struktur Kejuruteraan, 2019, 198: 109567.
[5] Chen W, Zhang X, Wang Z. Penggunaan bahan komposit dalam menara penghantaran kalis angin[J]. Komposit Bahagian B: kejuruteraan, 2020, 185: 107789.
[6] ASCE 7-16, Beban Reka Bentuk Minimum dan Kriteria Berkaitan untuk Bangunan dan Struktur Lain[S]. Reston, VA: Persatuan Jurutera Awam Amerika, 2017.
[7] JIS G 3106: 2015, Plat keluli tergelek panas, kepingan dan jalur untuk tujuan struktur am[S]. Tokyo: Persatuan Standard Jepun, 2015.
[8] Wang L, Chen Y, Li Z. Aplikasi kejuruteraan menara penghantaran tahan angin berkekuatan tinggi di kawasan pantai[J]. Teknologi Sistem Kuasa, 2021, 45(3): 1123-1131.
[9] Liu H, Zhang Y, Wang J. Kajian ujian terowong angin mengenai pengagihan beban angin sistem talian menara penghantaran[J]. Jurnal Kejuruteraan Angin dan Aerodinamik Perindustrian, 2017, 168: 102-110.
[10] Zhao J, Li M, Zhang Q. Reka bentuk pengoptimuman ringan menara penghantaran keluli berkekuatan tinggi berdasarkan algoritma genetik[J]. Pengoptimuman Struktur dan Pelbagai Disiplin, 2022, 65(4): 126.
