專利名稱：一種特高壓鋼管塔減振裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及特高壓輸電設備技術領域，特別涉及一種特高壓鋼管塔減振裝置。
背景技術：
由于我國可開發的水電資源近2/3在西部，煤炭資源的2/3在山西、陜西 和內蒙古；但是我國2/3的用電負荷卻分布在東部沿海和京廣鐵路沿線以東的 經濟發達地區。這樣，就需要把能源基地發電的電量輸送至電力需求大的中東 部地區。
為了減少輸電損耗，提高輸電質量，我國目前建設了首條特高壓輸電線路。 特高壓交流輸電，是指1000kV及以上電壓等級的交流輸電工程及相關技 術。特高壓輸電技術具有遠距離、大容量、低損耗和經濟性等特點。雖然特高 壓輸電技術具有以上優點，但是由于特高壓的電壓等級很高，對輸電線路鐵塔 都有4艮高的要求。
由于特高壓鋼管塔高度高，其自振頻率較低，與脈動風頻率接近，因此容 易發生共振，產生大位移，造成特高壓鋼管塔強度破壞及連接螺栓松動等，甚 至影響導地線的防振。 一方面需要在特高壓鋼管塔的設計中考慮風振動力荷 載，增強結構的抗風能力；另一方面需要對特高壓鋼管塔結構的振動加以控制， 將其限制在一定范圍內，降低風振對線路運行的危害。
目前，大多采用加強鋼管i荅結構的方法來控制其風致振動，例如增大構件 截面，這種被動控制方法不但增加工程造價，并且有時效果還不明顯，尤其是 對于大型鋼管塔。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種特高壓鋼管塔減振裝置，能夠減小風 振對鋼管塔的影響。
本發明提供一種特高壓鋼管塔減振裝置，包括阻尼材料層和彈性材料層； 所述阻尼材料層，套設在特高壓鋼管^荅基層鋼管的外壁； 所述彈性材料層，套設在所述阻尼材料層的外壁。優選地，所述阻尼材料層為剪切模量小于等于2.0MPa和損失因子大于等 于1.0的阻尼材料。
優選地，所述彈性材料層與所述基層鋼管的材料相同。 優選地，所述阻尼材料層的厚度為4-6mm。 優選地，所述彈性材料層的厚度為4-6mm。
優選地，當特高壓鋼管塔的高度為90-100米時，自塔底向上30米以內均 安裝減振裝置。
優選地，當特高壓鋼管塔的高度為90-100米時，自塔底向上15米以內基 層鋼管的內外徑分別為0.255m和0.265m。
優選地，當特高壓鋼管塔的高度為90-100米時，自塔底向上15米至30 米之間基層鋼管的內外徑分別為0.213m和0.225m。
優選地，所述彈性材料層選擇彈性模量為206MPa的鋼材。
與現有技術相比，本發明具有以下優點
本發明提供的特高壓鋼管塔減振裝置，包括阻尼材料層和彈性材料層；在 特高壓鋼管塔基層鋼管的外壁套設阻尼材料層，在所述阻尼材料層的外壁套設 彈性材料層。當特高壓鋼管塔的基層鋼管受風振影響，發生彎曲振動時，阻尼 材料層的內外表面各自產生壓縮和拉伸變形，從而阻尼材料層承受剪切應力和 應變，從而消耗基層鋼管的振動能量。彈性材料層的作用是限制阻尼材料層外 表面的自由變形，保證阻尼材料層和基層鋼管的協同工作，從而增加構件和整 個結構的阻尼性能，實現減振的功能。
圖l是本發明特高壓鋼管塔減振裝置截面圖； 圖2是本發明裝設減振裝置的特高壓鋼管塔示意圖。
具體實施例方式
為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對
本發明的具體實施方式
做詳細的說明。
參見圖1,該圖為本發明特高壓鋼管塔減振裝置截面圖。 本實施例提供的特高壓鋼管塔的減振裝置包括阻尼材料層102和彈性材
料層103。所述阻尼材料層102,套設在特高壓鋼管塔基層鋼管101的外壁。
所述阻尼材料層102選用具有低剪切模量(<2.0MPa )和高損失因子(>1.0 ) 的阻尼材料。
所述彈性材料層103，套設在所述阻尼材料層102的外壁。 所述彈性材料層103可以選擇為與基層鋼管101的材料相同。 本發明提供的特高壓鋼管塔減振裝置，包括阻尼材料層和彈性材料層；在 特高壓鋼管塔基層鋼管的外壁套設阻尼材料層，在所述阻尼材料層的外壁套設 彈性材料層。當特高壓鋼管塔的基層鋼管受風振影響，發生彎曲振動時，阻尼 材料層的內外表面各自產生壓縮和拉伸變形，從而阻尼材料層承受剪切應力和 應變，從而消耗基層鋼管的振動能量。彈性材料層的作用是限制阻尼材料層外 表面的自由變形，保證阻尼材料層和基層鋼管的協同工作，從而增加構件和整 個結構的阻尼性能，實現減振的功能。
參見圖2，該圖為本發明裝設減振裝置的特高壓鋼管塔示意圖。 本實施例以90-100米高度的鋼管塔為例來說明減振裝置的安裝位置。 特高壓鋼管塔減振裝置需要安裝在鋼管塔模變應變能較大的部位，當特高 壓鋼管塔的高度不同時，減振裝置安裝的位置也不同。
當特高壓鋼管塔的高度為90-100米時，優選自塔底向上30米以內均安裝 減振裝置，如圖2所示的減振裝置201,安裝在鋼管塔的塔身主干的四條腿上。 所述阻尼材料層的厚度為4-6mm。 所述彈性材料層的厚度為4-6mm。
當特高壓鋼管塔的高度為90-100米時，自塔底向上15米以內基層鋼管的 內外徑分別為0.255m和0.265m。
當特高壓鋼管塔的高度為90-100米時，自塔底向上15米至30米之間基 層鋼管的內外徑分別為0.213m和0.225m。
所述阻尼材料層選擇剪切模量為1.19MPa的阻尼材料。
所述彈性材料層選擇彈性;漠量為206MPa的鋼性材料。
例如對于1000kV同塔雙回鋼管塔，全高96.3m,呼高48m，根開17.37m， 重量約90t。
在確定了減振裝置的安裝位置后，采用復特征值分析方法計算在不同的阻尼材料層和彈性材料層厚度時，鋼管塔_阻尼材料層-彈性材料層這一系統的 模態阻尼比，由阻尼比的提高來確定減振效果；對最后的設置厚度方案進行自 由振動時程仿真分析、風振響應分析及振動測試，進一步證實其減振效果。 在各塔段連接處阻尼材料層和基層鋼管斷開以增加剪切變形。
阻尼材料層的厚度優選為5mm,采用美國3M公司的ISD112阻尼材料。 阻尼材料層的主要參數為剪切模量1.19MPa,泊松比0.499，最大損耗因子 1.04,密度1250kg/m3。
彈性材料層的厚度優選為5mm,采用鋼材。所述彈性材料層的材料一般 選擇與基層鋼管的材料相同，保證特高壓鋼管塔外觀的一致性。
彈性材料層的主要參數為彈性模量206MPa,密度7850kg/m3。
為了證實減振裝置的減振效果，首先對設置減振裝置前后的鋼管塔進行了 自由振動時程分析。
通過在塔頂施加一初始位移，計算該初始位移釋放后的自由振動響應，分 別對比塔頂、中橫擔和下橫擔與塔身連接處節點位移在安裝減振裝置前后的自 由振動響應。計算結果表明，添加減振裝置的鐵塔自由振動位移響應衰減加快， 阻尼增大，有十分顯著的減振效果。
采用諧波合成法模擬特高壓鋼管塔各高程點的脈動風速時程。并釆用模擬 的風速時程計算鐵塔安裝減振裝置前后的動力響應，進一步分析鐵塔在風荷載 作用下的振動控制效果。
首先分析了鋼管塔在縱向風荷載作用下的控制效果。根據自由振動衰減響 應可以計算出安裝減振裝置后，第一階縱向彎曲模態阻尼比約為1.70%;塔身
頂部節點的縱向位移和縱向加速度響應的均方值分別降低為原來的65.2%和 55.0%。
對安裝減振裝置前后的塔身頂部節點在橫向風荷載作用下的橫向位移和 由位移差分得到的橫向加速度響應時程進行對比分析；根據自由振動衰減響 應，安裝減振裝置后的第一階橫向彎曲模態阻尼比約為1.76%;塔身頂部節點 的橫向位移和橫向加速度響應的均方值分別降低為原來的70.1%和62.7%。
由以上分析計算可以得出，在安裝減振裝置后特高壓鋼管塔的橫向位移、 縱向位移和橫向加速度、縱向加速度的衰減速度均明顯加快，減振效果十分明顯。并且本減振裝置結構簡單，便于安裝、維護。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的 限制。雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明。任何 熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍情況下，都可利用上述 揭示的方法和技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改 為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本 發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬 于本發明技術方案保護的范圍內。
權利要求
1、一種特高壓鋼管塔減振裝置，其特征在于，包括阻尼材料層和彈性材料層；所述阻尼材料層，套設在特高壓鋼管塔基層鋼管的外壁；所述彈性材料層，套設在所述阻尼材料層的外壁。
2、 根據權利要求1所述的特高壓鋼管塔減振裝置，其特征在于，所述阻 尼材料層為剪切模量小于等于2.0MPa和損失因子大于等于1.0的阻尼材料。
3、 根據權利要求1所述的特高壓鋼管塔減振裝置，其特征在于，所述彈 性材料層與所述基層鋼管的材料相同。
4、 根據權利要求1所述的特高壓鋼管塔減振裝置，其特征在于，所述阻 尼材料層的厚度為4-6mm。
5、 根據權利要求1所述的特高壓鋼管塔減振裝置，其特征在于，所述彈 性材料層的厚度為4-6mm。
6、 根據權利要求1所述的特高壓鋼管塔減振裝置，其特征在于，當特高 壓鋼管塔的高度為90-100米時，自塔底向上30米以內均安裝減振裝置。
7、 根據權利要求6所述的特高壓鋼管塔減振裝置，其特征在于，當特高 壓鋼管塔的高度為90-100米時，自塔底向上15米以內基層鋼管的內外徑分別 為0.255m和0.265m。
8、 根據權利要求6所述的特高壓鋼管塔減振裝置，其特征在于，當特高 壓鋼管塔的高度為90-100米時，自塔底向上15米至30米之間基層鋼管的內 外徑分別為0.213m和0.225m。
9、 根據權利要求8所述的特高壓鋼管塔減振裝置，其特征在于，所述彈 性材料層選擇彈性模量為206MPa的鋼材。
全文摘要
本發明提供一種特高壓鋼管塔減振裝置，包括阻尼材料層和彈性材料層；所述阻尼材料層，套設在特高壓鋼管塔基層鋼管的外壁；所述彈性材料層，套設在所述阻尼材料層的外壁。當特高壓鋼管塔的基層鋼管受風振影響，發生彎曲振動時，阻尼材料層的內外表面各自產生壓縮和拉伸變形，從而阻尼材料層承受剪切應力和應變，從而消耗基層鋼管的振動能量。彈性材料層的作用是限制阻尼材料層外表面的自由變形，保證阻尼材料層和基層鋼管的協同工作，從而增加構件和整個結構的阻尼性能，實現減振的功能。
文檔編號E04H12/00GK101638947SQ20091016826
公開日2010年2月3日 申請日期2009年8月20日 優先權日2009年8月20日
發明者華旭剛, 鐸 呂, 楊靖波, 陳政清, 陳海波, 韓軍科 申請人:中國電力科學研究院;國家電網公司