基于SMA阻尼器的大跨越輸電塔-線體系風(fēng)振控制效能及優(yōu)化策略研究一、引言1.1研究背景與意義隨著電力需求的不斷增長(zhǎng)以及能源分布與負(fù)荷中心的不均衡，大跨越輸電塔-線體系作為長(zhǎng)距離、大容量輸電的關(guān)鍵設(shè)施，在現(xiàn)代電力傳輸網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)著舉足輕重的地位。大跨越輸電塔-線體系通?？缭浇?、海峽、山谷等復(fù)雜地形，其塔體高聳且柔性較大，導(dǎo)線跨度長(zhǎng)、質(zhì)量輕，這些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使得體系對(duì)風(fēng)荷載極為敏感。風(fēng)作為一種隨機(jī)、復(fù)雜的自然荷載，其不規(guī)則的脈動(dòng)特性會(huì)引發(fā)輸電塔和導(dǎo)線的強(qiáng)烈振動(dòng)，即風(fēng)振現(xiàn)象。風(fēng)振問(wèn)題給大跨越輸電塔-線體系帶來(lái)了諸多嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。在強(qiáng)風(fēng)作用下，輸電塔可能產(chǎn)生過(guò)大的位移和加速度響應(yīng)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受過(guò)高的應(yīng)力，進(jìn)而引發(fā)疲勞損傷、局部失穩(wěn)甚至整體倒塌等嚴(yán)重后果，對(duì)輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成巨大威脅。例如，2008年我國(guó)南方地區(qū)遭受的罕見(jiàn)冰災(zāi)中，大風(fēng)與覆冰的共同作用致使大量輸電塔倒塌，輸電線路中斷，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。導(dǎo)線的風(fēng)振則可能導(dǎo)致舞動(dòng)、馳振等劇烈振動(dòng)，引發(fā)導(dǎo)線斷股、金具損壞、相間閃絡(luò)等故障，嚴(yán)重影響電能的可靠傳輸。而且風(fēng)振還會(huì)增加輸電塔-線體系的維護(hù)成本和檢修難度，縮短其使用壽命。為有效解決大跨越輸電塔-線體系的風(fēng)振問(wèn)題，各種振動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。其中，SMA阻尼器作為一種新型的智能阻尼裝置，因其獨(dú)特的材料性能和工作原理，在風(fēng)振控制領(lǐng)域展現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢(shì)和廣闊的應(yīng)用前景。形狀記憶合金（SMA）是一種具有形狀記憶效應(yīng)和超彈性的智能材料，在一定溫度范圍內(nèi)，能在受力變形后通過(guò)溫度變化或卸載恢復(fù)到原始形狀。SMA阻尼器正是利用了SMA材料的這些特性，在風(fēng)振過(guò)程中通過(guò)自身的變形來(lái)耗散能量，從而減小結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)。與傳統(tǒng)阻尼器相比，SMA阻尼器具有無(wú)液體泄漏、溫度穩(wěn)定性好、耐久性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠在復(fù)雜的環(huán)境條件下可靠工作。研究基于SMA阻尼器的大跨越輸電塔-線體系風(fēng)振控制具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。從理論層面來(lái)看，深入探究SMA阻尼器在大跨越輸電塔-線體系中的工作機(jī)理、力學(xué)性能以及與結(jié)構(gòu)的相互作用機(jī)制，有助于豐富和完善結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制理論，為進(jìn)一步優(yōu)化阻尼器設(shè)計(jì)和控制策略提供理論依據(jù)。從實(shí)際應(yīng)用角度出發(fā)，通過(guò)合理配置SMA阻尼器，可有效降低大跨越輸電塔-線體系的風(fēng)振響應(yīng)，提高其抗風(fēng)能力和可靠性，保障輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行，減少因風(fēng)災(zāi)導(dǎo)致的停電事故和經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)維護(hù)社會(huì)生產(chǎn)生活秩序、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀大跨越輸電塔-線體系風(fēng)振響應(yīng)及控制的研究一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的重點(diǎn)領(lǐng)域，涉及結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、風(fēng)工程、材料科學(xué)等多學(xué)科交叉，近年來(lái)取得了豐碩的成果。在大跨越輸電塔-線體系風(fēng)振響應(yīng)研究方面，國(guó)外起步較早。上世紀(jì)70年代，Davenport等學(xué)者率先開(kāi)展了對(duì)輸電塔風(fēng)荷載特性的研究，建立了經(jīng)典的風(fēng)譜模型，為后續(xù)的風(fēng)振響應(yīng)分析奠定了基礎(chǔ)。隨后，隨著計(jì)算技術(shù)的不斷進(jìn)步，有限元方法被廣泛應(yīng)用于大跨越輸電塔-線體系的風(fēng)振響應(yīng)分析中。例如，美國(guó)電力研究協(xié)會(huì)（EPRI）利用有限元軟件對(duì)多種類(lèi)型的輸電塔進(jìn)行了數(shù)值模擬，深入研究了不同結(jié)構(gòu)形式和荷載工況下的風(fēng)振響應(yīng)特性。日本學(xué)者在風(fēng)洞試驗(yàn)方面開(kāi)展了大量工作，通過(guò)對(duì)輸電塔線氣彈模型的風(fēng)洞試驗(yàn)，獲取了豐富的風(fēng)振響應(yīng)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步驗(yàn)證和完善了數(shù)值計(jì)算結(jié)果。國(guó)內(nèi)對(duì)大跨越輸電塔-線體系風(fēng)振響應(yīng)的研究始于上世紀(jì)90年代。同濟(jì)大學(xué)的陳艾榮教授團(tuán)隊(duì)針對(duì)江陰長(zhǎng)江大跨越輸電工程，建立了精確的有限元模型，考慮了塔線耦合作用，對(duì)該體系的風(fēng)振響應(yīng)進(jìn)行了深入的時(shí)域和頻域分析，提出了一些有效的計(jì)算方法和設(shè)計(jì)建議。浙江大學(xué)的孫炳楠教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，研究了舟山大跨越輸電塔線體系的風(fēng)振響應(yīng)特性，將輸電塔的響應(yīng)分解為共振分量與背景分量，并分別考慮了塔線耦合作用對(duì)這兩部分分量的影響，為工程設(shè)計(jì)提供了重要的理論依據(jù)。形狀記憶合金（SMA）阻尼器的研究和應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外也取得了一定的進(jìn)展。國(guó)外在SMA材料的研發(fā)和阻尼器設(shè)計(jì)方面處于領(lǐng)先地位。美國(guó)、日本等國(guó)家的科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)對(duì)SMA材料的性能進(jìn)行了深入研究，開(kāi)發(fā)出多種類(lèi)型的SMA阻尼器，并將其應(yīng)用于建筑、橋梁等結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制中。例如，美國(guó)的SMAC公司研發(fā)的SMA阻尼器在多個(gè)實(shí)際工程中得到應(yīng)用，取得了良好的減振效果。國(guó)內(nèi)對(duì)SMA阻尼器的研究起步相對(duì)較晚，但近年來(lái)發(fā)展迅速。眾多高校和科研機(jī)構(gòu)開(kāi)展了SMA阻尼器的研發(fā)和應(yīng)用研究工作。重慶大學(xué)的周云教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種新型的SMA-摩擦復(fù)合阻尼器，通過(guò)試驗(yàn)研究了其力學(xué)性能和耗能特性，結(jié)果表明該阻尼器具有良好的耗能能力和自復(fù)位性能。大連理工大學(xué)的李宏男教授團(tuán)隊(duì)將SMA阻尼器應(yīng)用于輸電塔的風(fēng)振控制中，通過(guò)數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究，驗(yàn)證了SMA阻尼器對(duì)輸電塔風(fēng)振控制的有效性。在大跨越輸電塔-線體系風(fēng)振控制方法方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了多種控制策略。被動(dòng)控制是目前應(yīng)用最為廣泛的控制方法，包括安裝各類(lèi)阻尼器、調(diào)頻質(zhì)量阻尼器（TMD）等。如前文所述，SMA阻尼器作為一種新型的被動(dòng)控制裝置，在大跨越輸電塔-線體系風(fēng)振控制中展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景。主動(dòng)控制和半主動(dòng)控制方法也逐漸受到關(guān)注。主動(dòng)控制通過(guò)外部能源輸入，實(shí)時(shí)調(diào)整控制裝置的參數(shù)，以達(dá)到最佳的控制效果，但由于其成本高、可靠性較低等問(wèn)題，目前尚未在實(shí)際工程中得到廣泛應(yīng)用。半主動(dòng)控制則結(jié)合了被動(dòng)控制和主動(dòng)控制的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，調(diào)整控制裝置的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的有效控制。例如，磁流變阻尼器作為一種半主動(dòng)控制裝置，在一些輸電塔風(fēng)振控制研究中得到了應(yīng)用，取得了較好的控制效果。盡管?chē)?guó)內(nèi)外在大跨越輸電塔-線體系風(fēng)振響應(yīng)及控制方面取得了一定的成果，但仍存在一些問(wèn)題和挑戰(zhàn)。大跨越輸電塔-線體系的風(fēng)振響應(yīng)受到多種因素的影響，如地形地貌、風(fēng)場(chǎng)特性、塔線耦合作用等，目前的研究方法在考慮這些復(fù)雜因素時(shí)還存在一定的局限性。SMA阻尼器的性能受溫度、加載速率等因素的影響較大，如何提高SMA阻尼器在復(fù)雜環(huán)境條件下的性能穩(wěn)定性，仍是需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題。此外，對(duì)于多種控制方法的協(xié)同應(yīng)用以及控制策略的優(yōu)化等方面，還需要開(kāi)展更深入的研究。1.3研究?jī)?nèi)容與方法1.3.1研究?jī)?nèi)容SMA阻尼器的原理與性能研究：深入剖析形狀記憶合金（SMA）的本構(gòu)關(guān)系，全面掌握其在不同溫度、加載速率等條件下的力學(xué)性能。通過(guò)理論分析和數(shù)值模擬，研究SMA阻尼器的工作原理，建立準(zhǔn)確的阻尼器力學(xué)模型，明確其耗能機(jī)制和阻尼特性，為后續(xù)在大跨越輸電塔-線體系中的應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。例如，分析SMA材料在應(yīng)力誘導(dǎo)相變過(guò)程中的能量耗散情況，以及溫度對(duì)其相變溫度和阻尼性能的影響。大跨越輸電塔-線體系的風(fēng)振特性研究：運(yùn)用有限元方法，建立精細(xì)的大跨越輸電塔-線體系有限元模型，充分考慮塔線耦合作用、地形地貌對(duì)風(fēng)場(chǎng)的影響以及結(jié)構(gòu)的幾何非線性和材料非線性等因素。基于隨機(jī)振動(dòng)理論，對(duì)輸電塔-線體系在風(fēng)荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行深入的時(shí)域和頻域分析，獲取體系的風(fēng)振響應(yīng)規(guī)律，包括位移響應(yīng)、加速度響應(yīng)、應(yīng)力響應(yīng)等，確定體系的關(guān)鍵響應(yīng)部位和主要振型。基于SMA阻尼器的大跨越輸電塔-線體系風(fēng)振控制效果分析：將SMA阻尼器合理地應(yīng)用于大跨越輸電塔-線體系中，通過(guò)數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)比有無(wú)SMA阻尼器時(shí)輸電塔-線體系的風(fēng)振響應(yīng)，評(píng)估SMA阻尼器對(duì)體系風(fēng)振控制的效果。研究阻尼器的布置位置、數(shù)量、參數(shù)等因素對(duì)控制效果的影響，優(yōu)化阻尼器的配置方案，以實(shí)現(xiàn)最佳的風(fēng)振控制效果。例如，采用不同的阻尼器布置策略，如在輸電塔的不同高度、不同部位布置阻尼器，分析各方案下體系的風(fēng)振響應(yīng)，確定最優(yōu)的布置方案。SMA阻尼器在復(fù)雜環(huán)境條件下的性能穩(wěn)定性研究：考慮實(shí)際工程中可能遇到的復(fù)雜環(huán)境因素，如溫度變化、濕度、腐蝕等，研究這些因素對(duì)SMA阻尼器性能的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬，分析SMA阻尼器在復(fù)雜環(huán)境條件下的耐久性和可靠性，提出相應(yīng)的改進(jìn)措施和防護(hù)方法，確保SMA阻尼器在長(zhǎng)期使用過(guò)程中能夠穩(wěn)定地發(fā)揮風(fēng)振控制作用。大跨越輸電塔-線體系風(fēng)振控制的多控制策略協(xié)同研究：探討主動(dòng)控制、半主動(dòng)控制與被動(dòng)控制（SMA阻尼器）相結(jié)合的多控制策略協(xié)同應(yīng)用于大跨越輸電塔-線體系風(fēng)振控制的可行性。研究不同控制策略之間的協(xié)調(diào)機(jī)制和控制算法，通過(guò)數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，分析多控制策略協(xié)同應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)和效果，為實(shí)際工程中的風(fēng)振控制提供更有效的解決方案。1.3.2研究方法數(shù)值模擬方法：利用通用有限元軟件（如ANSYS、ABAQUS等）建立大跨越輸電塔-線體系的三維有限元模型，對(duì)其在風(fēng)荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行數(shù)值模擬分析。通過(guò)編寫(xiě)用戶自定義程序，將SMA阻尼器的力學(xué)模型引入有限元模型中，模擬SMA阻尼器對(duì)輸電塔-線體系風(fēng)振響應(yīng)的控制效果。運(yùn)用MATLAB等數(shù)學(xué)軟件，進(jìn)行風(fēng)荷載的模擬、結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的計(jì)算以及控制算法的編寫(xiě)和優(yōu)化。例如，采用線性自回歸濾波器法在MATLAB中模擬隨機(jī)脈動(dòng)風(fēng)荷載的時(shí)程樣本，并將其加載到有限元模型中進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)研究方法：設(shè)計(jì)并制作大跨越輸電塔-線體系的縮尺模型，在風(fēng)洞中進(jìn)行氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn)，測(cè)量輸電塔-線體系在不同風(fēng)速、風(fēng)向角下的風(fēng)振響應(yīng)，驗(yàn)證數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。制作SMA阻尼器試件，進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，研究其在不同工況下的力學(xué)性能和耗能特性。搭建大跨越輸電塔-線體系的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，在振?dòng)臺(tái)上進(jìn)行風(fēng)振控制試驗(yàn)，研究SMA阻尼器對(duì)輸電塔-線體系風(fēng)振響應(yīng)的實(shí)際控制效果。理論分析方法：基于結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、風(fēng)工程、材料力學(xué)等相關(guān)理論，對(duì)大跨越輸電塔-線體系的風(fēng)振響應(yīng)和SMA阻尼器的工作原理進(jìn)行深入的理論分析。建立輸電塔-線體系的風(fēng)振響應(yīng)計(jì)算模型和SMA阻尼器的力學(xué)模型，推導(dǎo)相關(guān)的計(jì)算公式和理論表達(dá)式，為數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究提供理論指導(dǎo)。例如，根據(jù)隨機(jī)振動(dòng)理論，推導(dǎo)輸電塔-線體系風(fēng)振響應(yīng)的功率譜密度函數(shù)和均方響應(yīng)計(jì)算公式。優(yōu)化算法：采用遺傳算法、粒子群優(yōu)化算法等智能優(yōu)化算法，對(duì)SMA阻尼器在大跨越輸電塔-線體系中的布置位置、數(shù)量和參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。以輸電塔-線體系的風(fēng)振響應(yīng)最小為目標(biāo)函數(shù)，考慮阻尼器的成本、安裝空間等約束條件，通過(guò)優(yōu)化算法搜索最優(yōu)的阻尼器配置方案。二、SMA阻尼器的工作原理與性能分析2.1SMA阻尼器的工作原理形狀記憶合金（SMA）是一種具有獨(dú)特物理性能的智能材料，其內(nèi)部晶格結(jié)構(gòu)在溫度或應(yīng)力的作用下能夠發(fā)生可逆的相變，進(jìn)而引發(fā)形狀的變化與恢復(fù)，這是SMA諸多特性的根本原因。在低溫條件下，SMA處于馬氏體相，該相具有軟弱且高延性的特點(diǎn)。當(dāng)受到外力作用時(shí)，馬氏體相發(fā)生應(yīng)力誘導(dǎo)的相變，產(chǎn)生配位原子的剪切運(yùn)動(dòng)，使得合金產(chǎn)生變形。當(dāng)升溫到一定溫度時(shí)，合金會(huì)發(fā)生相反的奧氏體相變，從而恢復(fù)到原始形狀，這種特性被稱(chēng)為形狀記憶效應(yīng)。而當(dāng)溫度高于奧氏體完成溫度A_f且低于M_d時(shí)，SMA具有超彈性，即應(yīng)力超過(guò)彈性極限后，誘發(fā)馬氏體相變，應(yīng)力去除后，應(yīng)變能完全回復(fù)。SMA阻尼器正是巧妙地利用了SMA材料的這些特性來(lái)實(shí)現(xiàn)能量耗散和減振的功能。以常見(jiàn)的基于SMA絲的阻尼器為例，當(dāng)結(jié)構(gòu)受到風(fēng)荷載作用而產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，阻尼器的SMA絲會(huì)受到拉伸或壓縮等外力作用。由于風(fēng)振的隨機(jī)性和復(fù)雜性，結(jié)構(gòu)的振動(dòng)方向和幅值不斷變化，SMA絲也會(huì)隨之反復(fù)受力。當(dāng)SMA絲所受應(yīng)力超過(guò)其彈性極限時(shí)，應(yīng)力誘導(dǎo)馬氏體相變發(fā)生，SMA絲產(chǎn)生較大的變形，在這個(gè)相變過(guò)程中，SMA絲會(huì)吸收大量的能量，這些能量來(lái)自于結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能量，從而將結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為SMA絲內(nèi)部的相變能量，實(shí)現(xiàn)了能量的耗散。隨著外力的變化，當(dāng)應(yīng)力逐漸減小時(shí)，馬氏體相又會(huì)發(fā)生逆相變，恢復(fù)為奧氏體相，SMA絲也恢復(fù)到原始形狀，并釋放出之前吸收的部分能量。在整個(gè)加載-卸載過(guò)程中，SMA絲的應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈現(xiàn)出獨(dú)特的滯回特性，形成一個(gè)滯回環(huán)，滯回環(huán)所包圍的面積就代表了阻尼器在一個(gè)循環(huán)中所耗散的能量。例如，在一次風(fēng)振過(guò)程中，輸電塔-線體系發(fā)生振動(dòng)，安裝在輸電塔上的SMA阻尼器的SMA絲受到拉伸，應(yīng)力逐漸增大，當(dāng)超過(guò)彈性極限后，馬氏體相變開(kāi)始，SMA絲不斷變形并吸收能量，隨著振動(dòng)的減弱，應(yīng)力減小，馬氏體逆相變?yōu)閵W氏體，SMA絲恢復(fù)原狀并釋放部分能量，通過(guò)這樣的循環(huán)往復(fù)，SMA阻尼器持續(xù)耗散結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能量，從而減小輸電塔-線體系的風(fēng)振響應(yīng)。SMA阻尼器還具有自復(fù)位特性。在風(fēng)振結(jié)束后，由于SMA絲能夠恢復(fù)到原始形狀，使得結(jié)構(gòu)能夠回到初始位置，減少了殘余變形，這對(duì)于保障大跨越輸電塔-線體系的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。與傳統(tǒng)的阻尼器相比，如粘滯阻尼器、摩擦阻尼器等，SMA阻尼器無(wú)需額外的復(fù)位裝置就能實(shí)現(xiàn)自復(fù)位功能，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的可靠性。2.2SMA阻尼器的力學(xué)性能SMA阻尼器的力學(xué)性能是其應(yīng)用于大跨越輸電塔-線體系風(fēng)振控制的關(guān)鍵，這主要體現(xiàn)在其應(yīng)力-應(yīng)變曲線、能量耗散機(jī)制、溫度依賴(lài)性以及超彈性等方面，這些性能相互關(guān)聯(lián)，共同決定了SMA阻尼器在風(fēng)振控制中的有效性和穩(wěn)定性。SMA阻尼器的應(yīng)力-應(yīng)變曲線具有鮮明的特征。當(dāng)SMA處于奧氏體狀態(tài)且溫度高于奧氏體完成溫度A_f時(shí)，在彈性階段，應(yīng)力-應(yīng)變呈線性關(guān)系，遵循胡克定律，材料表現(xiàn)出普通金屬的彈性特性。隨著應(yīng)力逐漸增大并超過(guò)彈性極限，應(yīng)力誘導(dǎo)馬氏體相變開(kāi)始發(fā)生，此時(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線出現(xiàn)平臺(tái)段，應(yīng)變顯著增加，而應(yīng)力幾乎保持不變。在這個(gè)過(guò)程中，SMA內(nèi)部的晶體結(jié)構(gòu)從奧氏體相轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體相，大量的能量被吸收用于相變，這是SMA阻尼器耗能的主要階段。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到馬氏體相變結(jié)束應(yīng)力后，若繼續(xù)加載，應(yīng)力又會(huì)隨著應(yīng)變的增加而上升，材料進(jìn)入馬氏體硬化階段。卸載時(shí)，應(yīng)力-應(yīng)變曲線沿著與加載路徑不同的路徑返回，形成滯回環(huán)。卸載初期，馬氏體首先發(fā)生彈性回復(fù)，隨后馬氏體逆相變?yōu)閵W氏體，應(yīng)變逐漸恢復(fù)到初始狀態(tài)。滯回環(huán)所包圍的面積越大，表明阻尼器在一個(gè)加載-卸載循環(huán)中耗散的能量越多。例如，在對(duì)某種SMA阻尼器進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，得到其在特定加載條件下的應(yīng)力-應(yīng)變滯回曲線，通過(guò)計(jì)算滯回環(huán)面積，可量化其在該工況下的能量耗散能力。SMA阻尼器的能量耗散機(jī)制主要源于應(yīng)力誘導(dǎo)馬氏體相變過(guò)程。在風(fēng)振過(guò)程中，輸電塔-線體系的振動(dòng)使SMA阻尼器反復(fù)承受拉壓等應(yīng)力作用，SMA材料不斷發(fā)生相變和逆相變。在相變過(guò)程中，原子的重新排列和晶格的變形需要消耗能量，這些能量來(lái)自于結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能量，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)能量的耗散。這種能量耗散機(jī)制與傳統(tǒng)阻尼器（如粘滯阻尼器通過(guò)粘性流體的內(nèi)摩擦耗能、摩擦阻尼器通過(guò)摩擦力耗能）不同，SMA阻尼器的耗能基于材料內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)變化，具有較高的能量轉(zhuǎn)換效率。而且SMA阻尼器在卸載時(shí)，馬氏體逆相變釋放的部分能量可以反饋給結(jié)構(gòu)，有助于結(jié)構(gòu)的自復(fù)位，進(jìn)一步體現(xiàn)了其獨(dú)特的耗能優(yōu)勢(shì)。溫度對(duì)SMA阻尼器的力學(xué)性能具有顯著的依賴(lài)性。SMA的相變溫度是決定其力學(xué)性能的關(guān)鍵因素，而相變溫度會(huì)受到環(huán)境溫度的影響。當(dāng)環(huán)境溫度接近SMA的相變溫度范圍時(shí)，阻尼器的力學(xué)性能會(huì)發(fā)生明顯變化。例如，當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí)，馬氏體相變開(kāi)始應(yīng)力\sigma_{Ms}和結(jié)束應(yīng)力\sigma_{Mf}會(huì)增加，奧氏體相變開(kāi)始應(yīng)力\sigma_{As}和結(jié)束應(yīng)力\sigma_{Af}會(huì)降低，導(dǎo)致應(yīng)力-應(yīng)變曲線的平臺(tái)段發(fā)生移動(dòng)和變形，阻尼器的耗能能力和剛度也會(huì)相應(yīng)改變。在低溫環(huán)境下，SMA阻尼器的剛度可能會(huì)增大，耗能能力可能會(huì)減小；而在高溫環(huán)境下，情況則可能相反。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需要充分考慮環(huán)境溫度對(duì)SMA阻尼器性能的影響，根據(jù)工程所在地的氣候條件，合理選擇SMA材料的相變溫度，以確保阻尼器在不同溫度條件下都能有效地發(fā)揮風(fēng)振控制作用。SMA的超彈性對(duì)阻尼器的減振性能有著重要影響。如前文所述，當(dāng)溫度高于奧氏體完成溫度A_f且低于M_d時(shí)，SMA具有超彈性，在應(yīng)力作用下能發(fā)生大量可逆變形，應(yīng)力卸載后能完全恢復(fù)到原始狀態(tài)。這種超彈性使得SMA阻尼器在風(fēng)振過(guò)程中能夠承受較大的變形而不發(fā)生永久損壞，并且能夠快速恢復(fù)到初始狀態(tài)，為結(jié)構(gòu)提供持續(xù)的減振作用。超彈性還賦予了SMA阻尼器良好的自復(fù)位能力，在風(fēng)振結(jié)束后，能夠幫助輸電塔-線體系迅速回到初始位置，減少殘余變形，降低結(jié)構(gòu)在后續(xù)使用過(guò)程中的安全隱患。此外，超彈性SMA的高阻尼特性也有助于提高阻尼器的耗能能力，進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)風(fēng)振的控制效果。2.3SMA阻尼器的動(dòng)力學(xué)模型為深入探究SMA阻尼器在大跨越輸電塔-線體系風(fēng)振控制中的作用，建立準(zhǔn)確的動(dòng)力學(xué)模型至關(guān)重要?；赟MA阻尼器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理，建立描述其動(dòng)力學(xué)特性的微分方程。以常見(jiàn)的基于SMA絲的阻尼器為例，假設(shè)阻尼器的質(zhì)量為m，阻尼器的位移為x，速度為\dot{x}，加速度為\ddot{x}，作用在阻尼器上的外力為F。根據(jù)牛頓第二定律，阻尼器的動(dòng)力學(xué)方程可表示為：m\ddot{x}+c\dot{x}+kx=F其中，c為阻尼系數(shù)，反映了阻尼器在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能量耗散的能力；k為剛度系數(shù)，表征了阻尼器抵抗變形的能力。在SMA阻尼器中，c和k并非固定不變的常數(shù)，而是與SMA材料的特性以及阻尼器的變形狀態(tài)密切相關(guān)。為準(zhǔn)確描述SMA材料的力學(xué)行為，需要引入合適的SMA本構(gòu)模型。目前，常用的SMA本構(gòu)模型包括Brinson模型、Liang-Rogers模型等。以Brinson模型為例，該模型考慮了SMA材料的相變特性、溫度效應(yīng)以及加載歷史等因素，能夠較為準(zhǔn)確地描述SMA在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的力學(xué)行為。Brinson模型將SMA的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系表示為：\sigma=E(T)\varepsilon+E(T)\xi其中，\sigma為應(yīng)力，\varepsilon為總應(yīng)變，E(T)為溫度相關(guān)的彈性模量，\xi為相變應(yīng)變。相變應(yīng)變\xi與馬氏體體積分?jǐn)?shù)\zeta密切相關(guān)，通過(guò)一系列的熱力學(xué)和力學(xué)方程來(lái)確定。馬氏體體積分?jǐn)?shù)\zeta的變化又受到溫度T、應(yīng)力\sigma以及加載歷史等因素的影響。例如，在加載過(guò)程中，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到馬氏體相變起始應(yīng)力時(shí)，馬氏體體積分?jǐn)?shù)開(kāi)始增加，導(dǎo)致相變應(yīng)變?cè)龃螅瑥亩筍MA的力學(xué)性能發(fā)生變化。將SMA本構(gòu)模型引入上述動(dòng)力學(xué)方程中，對(duì)其進(jìn)行求解，以得到SMA阻尼器在不同工況下的響應(yīng)特性。由于方程的非線性特性，通常采用數(shù)值分析方法，如Newmark法、Runge-Kutta法等進(jìn)行求解。在求解過(guò)程中，需要根據(jù)具體的工況，如不同的風(fēng)速、風(fēng)向角以及輸電塔-線體系的振動(dòng)特性等，確定作用在阻尼器上的外力F。同時(shí)，考慮環(huán)境溫度等因素對(duì)SMA材料性能的影響，實(shí)時(shí)更新模型中的參數(shù)。通過(guò)求解動(dòng)力學(xué)模型，可以得到SMA阻尼器的位移響應(yīng)x(t)、速度響應(yīng)\dot{x}(t)和加速度響應(yīng)\ddot{x}(t)隨時(shí)間的變化規(guī)律。分析這些響應(yīng)特性，了解阻尼器在不同工況下的耗能情況、剛度變化以及與輸電塔-線體系的相互作用機(jī)制。例如，在某一特定風(fēng)速下，通過(guò)數(shù)值模擬得到SMA阻尼器的應(yīng)力-應(yīng)變滯回曲線，根據(jù)滯回曲線的面積計(jì)算阻尼器在一個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)的耗能，評(píng)估其減振效果。還可以分析不同溫度條件下，阻尼器的剛度和阻尼系數(shù)的變化情況，為在復(fù)雜環(huán)境條件下應(yīng)用SMA阻尼器提供理論依據(jù)。2.4SMA阻尼器的參數(shù)優(yōu)化SMA阻尼器的性能受到多個(gè)關(guān)鍵參數(shù)的影響，對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化對(duì)于提高阻尼器在大跨越輸電塔-線體系風(fēng)振控制中的效果至關(guān)重要。下面將深入探討SMA合金的相變溫度、變形量、彈性模量等參數(shù)對(duì)阻尼器減振性能的影響，并提出相應(yīng)的參數(shù)優(yōu)化方法。SMA合金的相變溫度是影響阻尼器性能的核心參數(shù)之一。相變溫度直接決定了SMA材料在不同溫度條件下的相態(tài)轉(zhuǎn)變，進(jìn)而影響阻尼器的力學(xué)性能和耗能能力。當(dāng)環(huán)境溫度接近SMA的相變溫度范圍時(shí)，阻尼器的性能會(huì)發(fā)生顯著變化。例如，在低溫環(huán)境下，馬氏體相變開(kāi)始應(yīng)力\sigma_{Ms}和結(jié)束應(yīng)力\sigma_{Mf}會(huì)增加，奧氏體相變開(kāi)始應(yīng)力\sigma_{As}和結(jié)束應(yīng)力\sigma_{Af}會(huì)降低。這會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力-應(yīng)變曲線的平臺(tái)段發(fā)生移動(dòng)和變形，使得阻尼器的剛度增大，耗能能力減小。在高溫環(huán)境下，情況則相反，阻尼器的剛度可能減小，耗能能力可能增大。因此，在選擇SMA合金時(shí)，需要根據(jù)大跨越輸電塔-線體系所在地區(qū)的氣候條件，精確確定相變溫度。如果工程所在地的年平均氣溫較高，應(yīng)選擇相變溫度稍高的SMA合金，以確保在高溫環(huán)境下阻尼器仍能保持良好的耗能能力；反之，對(duì)于氣溫較低的地區(qū)，則應(yīng)選擇相變溫度較低的合金。變形量對(duì)SMA阻尼器的減振性能也有著重要影響。SMA阻尼器在工作過(guò)程中，通過(guò)SMA材料的變形來(lái)耗散能量。變形量的大小直接關(guān)系到阻尼器的耗能能力和自復(fù)位能力。一般來(lái)說(shuō)，適當(dāng)增大變形量可以提高阻尼器的耗能能力，因?yàn)楦蟮淖冃我馕吨嗟哪芰靠梢员晃蘸秃纳ⅰ５冃瘟窟^(guò)大也可能帶來(lái)一些問(wèn)題，如導(dǎo)致SMA材料發(fā)生塑性變形，失去自復(fù)位能力，甚至損壞阻尼器。需要在設(shè)計(jì)時(shí)合理確定阻尼器的變形量。這可以通過(guò)對(duì)輸電塔-線體系在不同風(fēng)速下的振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行分析，結(jié)合SMA材料的力學(xué)性能，確定一個(gè)既能滿足耗能需求，又能保證阻尼器安全可靠工作的變形量范圍。例如，在某一特定風(fēng)速下，通過(guò)數(shù)值模擬得到輸電塔的位移響應(yīng)，根據(jù)位移響應(yīng)確定阻尼器所需的變形量，然后在SMA材料的可恢復(fù)應(yīng)變范圍內(nèi)，選擇合適的變形量參數(shù)。彈性模量是反映SMA材料抵抗變形能力的重要參數(shù)，對(duì)阻尼器的性能同樣具有顯著影響。彈性模量的大小決定了阻尼器在受力時(shí)的剛度特性。較高的彈性模量意味著阻尼器具有較大的剛度，能夠提供更大的恢復(fù)力，有助于限制結(jié)構(gòu)的變形。但過(guò)高的彈性模量也可能使阻尼器過(guò)于剛硬，導(dǎo)致其在吸收能量時(shí)不夠靈活，降低耗能效果。在優(yōu)化彈性模量參數(shù)時(shí)，需要綜合考慮結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性和阻尼器的耗能需求。對(duì)于柔性較大的輸電塔-線體系，為了有效控制其振動(dòng)位移，可能需要選擇彈性模量相對(duì)較高的SMA阻尼器；而對(duì)于一些對(duì)能量耗散要求較高的情況，則可以適當(dāng)降低彈性模量，以提高阻尼器的耗能能力。為了實(shí)現(xiàn)SMA阻尼器參數(shù)的優(yōu)化，可以采用以下方法：利用數(shù)值模擬技術(shù)，建立包含SMA阻尼器的大跨越輸電塔-線體系的精細(xì)化有限元模型，通過(guò)改變阻尼器的相變溫度、變形量、彈性模量等參數(shù)，模擬不同參數(shù)組合下體系的風(fēng)振響應(yīng)。對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行分析，以體系的風(fēng)振響應(yīng)最小為目標(biāo)函數(shù)，確定最優(yōu)的參數(shù)組合。運(yùn)用智能優(yōu)化算法，如遺傳算法、粒子群優(yōu)化算法等。這些算法能夠在復(fù)雜的參數(shù)空間中快速搜索到接近最優(yōu)解的參數(shù)組合。以遺傳算法為例，首先確定參數(shù)的取值范圍，將參數(shù)編碼為染色體，通過(guò)選擇、交叉、變異等操作，不斷迭代優(yōu)化染色體，使得目標(biāo)函數(shù)值逐漸減小，最終得到最優(yōu)的參數(shù)組合。結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)數(shù)值模擬和優(yōu)化算法得到的參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證和調(diào)整。通過(guò)制作SMA阻尼器試件，進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)和在輸電塔-線體系縮尺模型上的風(fēng)振控制試驗(yàn)，實(shí)際測(cè)量阻尼器在不同參數(shù)下的性能和體系的風(fēng)振響應(yīng)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)優(yōu)化后的參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的修正和完善，確保參數(shù)的準(zhǔn)確性和可靠性。三、大跨越輸電塔-線體系風(fēng)振特性分析3.1大跨越輸電塔-線體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)大跨越輸電塔作為電力傳輸?shù)年P(guān)鍵支撐結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)形式豐富多樣，常見(jiàn)的有角鋼塔、鋼管塔和鋼管混凝土塔等。角鋼塔以角鋼為主要構(gòu)件，通過(guò)螺栓連接組成空間桁架結(jié)構(gòu)，具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、加工方便、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，但在大跨越工程中，由于其構(gòu)件截面相對(duì)較小，風(fēng)荷載作用下的風(fēng)阻較大，且節(jié)點(diǎn)連接的可靠性在長(zhǎng)期振動(dòng)作用下可能受到影響。鋼管塔則采用鋼管作為主材和腹桿，鋼管的圓形截面使其風(fēng)阻系數(shù)較小，能有效減小風(fēng)荷載作用，同時(shí)具有較高的強(qiáng)度和剛度，在大跨越輸電塔中應(yīng)用廣泛，不過(guò)其加工工藝要求較高，制作成本相對(duì)較高。鋼管混凝土塔是在鋼管內(nèi)填充混凝土，充分發(fā)揮了鋼管和混凝土的材料性能，使結(jié)構(gòu)具有更高的承載能力、剛度和穩(wěn)定性，在一些超大型大跨越輸電工程中展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但施工過(guò)程較為復(fù)雜，需要確?；炷恋臐仓|(zhì)量和與鋼管的協(xié)同工作性能。大跨越輸電塔通常高度較高，一般在幾十米甚至上百米以上。例如，我國(guó)的舟山500kV輸電線路大跨越工程，其中的輸電塔高度達(dá)到了370m，如此高聳的結(jié)構(gòu)使得其在風(fēng)荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)更為顯著。高度的增加導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的自振周期變長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)的柔性增大，更容易受到風(fēng)的激勵(lì)而產(chǎn)生振動(dòng)。而且，隨著高度的增加，風(fēng)的速度和紊流特性也會(huì)發(fā)生變化，使得作用在輸電塔上的風(fēng)荷載更加復(fù)雜。大跨越輸電塔的跨度也較大，通?？缭浇?、海峽、山谷等復(fù)雜地形。大跨越輸電塔的跨度可達(dá)上千米，如蘇通長(zhǎng)江大橋大跨越輸電工程，其輸電線路的跨江檔距達(dá)到了2650m。大跨度使得輸電線路的張力增大，對(duì)輸電塔的水平荷載作用增強(qiáng)。由于跨度大，輸電線路在風(fēng)荷載作用下的舞動(dòng)、馳振等現(xiàn)象更容易發(fā)生，這些振動(dòng)會(huì)通過(guò)絕緣子等連接件傳遞到輸電塔上，進(jìn)一步加劇輸電塔的振動(dòng)響應(yīng)。輸電線路的布置方式對(duì)大跨越輸電塔-線體系的風(fēng)振特性也有重要影響。常見(jiàn)的輸電線路布置方式有單回路、雙回路和多回路等。單回路輸電線路布置簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)受力相對(duì)明確，但輸電容量有限。雙回路和多回路輸電線路可以提高輸電容量，但會(huì)增加結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和受力的不確定性。在風(fēng)荷載作用下，不同回路的輸電線路之間可能會(huì)產(chǎn)生相互干擾，導(dǎo)致風(fēng)荷載分布更加不均勻，從而影響輸電塔-線體系的風(fēng)振響應(yīng)。例如，當(dāng)不同回路的輸電線路在風(fēng)的作用下發(fā)生不同步的振動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生額外的力偶作用在輸電塔上，增加輸電塔的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)響應(yīng)。大跨越輸電塔-線體系的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性還體現(xiàn)在其組成構(gòu)件眾多，各構(gòu)件之間的連接方式復(fù)雜。輸電塔由塔身、橫擔(dān)、斜材等構(gòu)件組成，各構(gòu)件之間通過(guò)焊接、螺栓連接等方式連接在一起。這些連接部位在風(fēng)振作用下容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，是結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。輸電線路通過(guò)絕緣子、金具等連接件與輸電塔相連，這些連接件的力學(xué)性能和連接可靠性對(duì)輸電塔-線體系的風(fēng)振響應(yīng)也有重要影響。在強(qiáng)風(fēng)作用下，絕緣子可能會(huì)發(fā)生傾斜、擺動(dòng)甚至斷裂，導(dǎo)致輸電線路的張力發(fā)生變化，進(jìn)而影響輸電塔的受力狀態(tài)。3.2風(fēng)振響應(yīng)產(chǎn)生原因風(fēng)振響應(yīng)的產(chǎn)生源于風(fēng)荷載的復(fù)雜性以及大跨越輸電塔-線體系自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，是多種因素共同作用的結(jié)果。風(fēng)速并非恒定不變，而是具有強(qiáng)烈的脈動(dòng)特性。在實(shí)際大氣邊界層中，風(fēng)速由平均風(fēng)速和脈動(dòng)風(fēng)速兩部分組成。平均風(fēng)速是在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)（如10分鐘）統(tǒng)計(jì)得到的穩(wěn)定風(fēng)速，它對(duì)輸電塔-線體系產(chǎn)生穩(wěn)定的靜力作用。而脈動(dòng)風(fēng)速則是圍繞平均風(fēng)速上下波動(dòng)的部分，其變化具有隨機(jī)性和高頻性。脈動(dòng)風(fēng)速的存在使得作用在輸電塔和導(dǎo)線上的風(fēng)荷載成為隨時(shí)間變化的動(dòng)力荷載。當(dāng)脈動(dòng)風(fēng)速的頻率與輸電塔-線體系的某階自振頻率接近時(shí)，就會(huì)引發(fā)共振現(xiàn)象，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)急劇增大。例如，在某一強(qiáng)風(fēng)天氣下，脈動(dòng)風(fēng)速的頻率與輸電塔的某一階自振頻率相近，輸電塔在風(fēng)荷載作用下產(chǎn)生了強(qiáng)烈的共振，位移和加速度響應(yīng)顯著增加，對(duì)結(jié)構(gòu)的安全造成了嚴(yán)重威脅。地表地形的不規(guī)則性對(duì)風(fēng)場(chǎng)特性有著顯著影響。在大跨越輸電工程中，輸電塔-線體系常?？缭浇?、山谷、丘陵等復(fù)雜地形。不同的地形地貌會(huì)改變風(fēng)的流動(dòng)狀態(tài)，使風(fēng)場(chǎng)變得不均勻且復(fù)雜。在山谷地區(qū)，由于地形的收縮效應(yīng)，風(fēng)速會(huì)在山谷中加速，形成峽谷風(fēng)，導(dǎo)致作用在輸電塔上的風(fēng)荷載增大。而且，山谷的地形還會(huì)使風(fēng)產(chǎn)生紊流，紊流中的旋渦不斷脫落，對(duì)輸電塔和導(dǎo)線產(chǎn)生周期性的作用力，引發(fā)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。在海邊等開(kāi)闊地帶，雖然地形相對(duì)平坦，但由于海水與陸地的熱力性質(zhì)差異，會(huì)形成海陸風(fēng)，導(dǎo)致風(fēng)的方向和速度在一天內(nèi)發(fā)生明顯變化，這也增加了風(fēng)荷載對(duì)輸電塔-線體系作用的復(fù)雜性。大型工業(yè)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)也會(huì)對(duì)風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)生干擾，進(jìn)而影響輸電塔-線體系的風(fēng)振響應(yīng)。在一些大型工業(yè)區(qū)域附近，如鋼鐵廠、水泥廠等，大型機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的氣流擾動(dòng)。這些擾動(dòng)會(huì)改變周?chē)娘L(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)，使風(fēng)的速度和方向發(fā)生變化。當(dāng)這些受干擾的風(fēng)作用在輸電塔-線體系上時(shí)，會(huì)產(chǎn)生額外的風(fēng)荷載分量，增加結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)。例如，鋼鐵廠的大型高爐在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)排出大量高溫廢氣，這些廢氣與周?chē)諝饣旌虾?，?huì)形成復(fù)雜的氣流場(chǎng)，對(duì)附近的輸電塔-線體系產(chǎn)生不穩(wěn)定的風(fēng)荷載作用，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的振動(dòng)加劇。大跨越輸電塔-線體系的結(jié)構(gòu)特性也是風(fēng)振響應(yīng)產(chǎn)生的重要原因。輸電塔通常為高聳的柔性結(jié)構(gòu)，其自振頻率較低，容易受到風(fēng)荷載的激勵(lì)而產(chǎn)生振動(dòng)。而且，輸電塔的結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，各構(gòu)件之間的連接方式多樣，在風(fēng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布和變形情況較為復(fù)雜，容易出現(xiàn)應(yīng)力集中和局部失穩(wěn)等問(wèn)題。輸電線路的質(zhì)量較輕、跨度較大，在風(fēng)荷載作用下容易發(fā)生舞動(dòng)、馳振等振動(dòng)現(xiàn)象。這些振動(dòng)通過(guò)絕緣子等連接件傳遞到輸電塔上，會(huì)進(jìn)一步加劇輸電塔的振動(dòng)響應(yīng)。例如，在某一風(fēng)速下，輸電線路發(fā)生了舞動(dòng)，舞動(dòng)產(chǎn)生的較大拉力通過(guò)絕緣子傳遞到輸電塔上，使輸電塔的某些構(gòu)件承受了過(guò)大的應(yīng)力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了局部損傷。3.3風(fēng)振響應(yīng)特性分析為深入探究大跨越輸電塔-線體系在風(fēng)荷載作用下的響應(yīng)特性，通過(guò)數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，對(duì)輸電塔和導(dǎo)線的位移、加速度、內(nèi)力等響應(yīng)進(jìn)行全面分析。在數(shù)值模擬方面，利用有限元軟件建立大跨越輸電塔-線體系的精細(xì)化模型?？紤]輸電塔的結(jié)構(gòu)形式、高度、跨度以及輸電線路的布置方式等因素，準(zhǔn)確模擬結(jié)構(gòu)的幾何形狀和材料屬性。采用合適的風(fēng)荷載模擬方法，如諧波疊加法，生成具有不同風(fēng)速、風(fēng)向角和湍流度的風(fēng)荷載時(shí)程樣本，并將其施加到有限元模型上進(jìn)行動(dòng)力時(shí)程分析。對(duì)于輸電塔的位移響應(yīng)，在不同風(fēng)速下，塔頂位移隨風(fēng)速的增加呈非線性增長(zhǎng)。在低風(fēng)速時(shí)，塔頂位移較小，主要由平均風(fēng)荷載引起的靜力位移主導(dǎo)。當(dāng)風(fēng)速增大到一定程度后，脈動(dòng)風(fēng)荷載的影響逐漸凸顯，塔頂位移響應(yīng)顯著增大，且出現(xiàn)明顯的振動(dòng)現(xiàn)象。例如，在某一風(fēng)速下，通過(guò)數(shù)值模擬得到塔頂在順風(fēng)向的位移時(shí)程曲線，曲線呈現(xiàn)出明顯的波動(dòng)，位移最大值超過(guò)了設(shè)計(jì)允許值，這表明在該風(fēng)速下輸電塔的位移響應(yīng)可能對(duì)結(jié)構(gòu)安全構(gòu)成威脅。輸電塔不同部位的位移響應(yīng)也存在差異，塔身中下部的位移相對(duì)較小，而塔頂和橫擔(dān)部位的位移較大。這是因?yàn)樗敽蜋M擔(dān)處于結(jié)構(gòu)的頂部，受到風(fēng)荷載的作用更為顯著，且結(jié)構(gòu)的剛度相對(duì)較小，更容易產(chǎn)生變形。加速度響應(yīng)同樣受到風(fēng)速的影響。隨著風(fēng)速的增加，輸電塔各部位的加速度響應(yīng)迅速增大。在強(qiáng)風(fēng)作用下，塔頂?shù)募铀俣软憫?yīng)可能達(dá)到較大值，對(duì)輸電塔的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。例如，在模擬的強(qiáng)風(fēng)工況下，塔頂?shù)募铀俣确逯党^(guò)了結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)加速度限值，這意味著在這種情況下輸電塔可能面臨較大的破壞風(fēng)險(xiǎn)。加速度響應(yīng)的頻率成分也較為復(fù)雜，除了與輸電塔的自振頻率相關(guān)外，還包含了風(fēng)荷載的脈動(dòng)頻率成分。通過(guò)對(duì)加速度響應(yīng)進(jìn)行頻譜分析，可以確定主要的頻率成分，為進(jìn)一步研究輸電塔的振動(dòng)特性提供依據(jù)。內(nèi)力響應(yīng)是評(píng)估輸電塔結(jié)構(gòu)安全性的重要指標(biāo)。在風(fēng)荷載作用下，輸電塔的主材、斜材等構(gòu)件會(huì)承受不同程度的內(nèi)力。隨著風(fēng)速的增加，構(gòu)件內(nèi)力逐漸增大，尤其是在塔頂、橫擔(dān)等部位的構(gòu)件，內(nèi)力增長(zhǎng)更為明顯。在某一設(shè)計(jì)風(fēng)速下，對(duì)輸電塔的構(gòu)件內(nèi)力進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)塔頂部分主材的軸力和彎矩超過(guò)了材料的屈服強(qiáng)度，這表明這些構(gòu)件可能發(fā)生塑性變形，進(jìn)而影響輸電塔的整體穩(wěn)定性。不同風(fēng)向角下，輸電塔構(gòu)件的內(nèi)力分布也會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)風(fēng)向角與輸電塔的對(duì)稱(chēng)軸不一致時(shí)，會(huì)產(chǎn)生扭矩作用，導(dǎo)致部分構(gòu)件的內(nèi)力進(jìn)一步增大。在實(shí)驗(yàn)研究方面，制作大跨越輸電塔-線體系的縮尺模型，在風(fēng)洞中進(jìn)行氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn)。通過(guò)在模型上布置位移傳感器、加速度傳感器和應(yīng)變片等測(cè)量設(shè)備，實(shí)時(shí)測(cè)量輸電塔和導(dǎo)線在不同風(fēng)速、風(fēng)向角下的位移、加速度和應(yīng)變響應(yīng)。將實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證數(shù)值模擬方法的準(zhǔn)確性和可靠性。例如，在風(fēng)洞試驗(yàn)中，測(cè)量得到某一風(fēng)速下塔頂?shù)奈灰浦禐閄，與數(shù)值模擬得到的位移值Y進(jìn)行對(duì)比，兩者的相對(duì)誤差在允許范圍內(nèi)，這表明數(shù)值模擬能夠較好地預(yù)測(cè)輸電塔的位移響應(yīng)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)還可以發(fā)現(xiàn)一些數(shù)值模擬中難以考慮的因素對(duì)風(fēng)振響應(yīng)的影響，如模型的邊界條件、氣流的紊流特性等，為進(jìn)一步完善數(shù)值模擬模型提供參考。3.4風(fēng)振系數(shù)的確定風(fēng)振系數(shù)作為衡量風(fēng)對(duì)大跨越輸電塔-線體系影響程度的關(guān)鍵參數(shù)，在評(píng)估體系抗風(fēng)能力和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中具有舉足輕重的地位。風(fēng)振系數(shù)是指結(jié)構(gòu)總響應(yīng)與平均風(fēng)壓結(jié)構(gòu)響應(yīng)的比值，它綜合考慮了平均風(fēng)壓和脈動(dòng)風(fēng)壓對(duì)結(jié)構(gòu)的作用。在實(shí)際工程中，大跨越輸電塔-線體系不僅受到穩(wěn)定的平均風(fēng)荷載作用，還受到隨機(jī)脈動(dòng)風(fēng)荷載的影響，脈動(dòng)風(fēng)荷載的隨機(jī)性和高頻性會(huì)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生動(dòng)力響應(yīng)，風(fēng)振系數(shù)正是用于量化這種動(dòng)力放大效應(yīng)。風(fēng)振系數(shù)的計(jì)算涉及到平均風(fēng)壓和脈動(dòng)風(fēng)壓兩個(gè)組成部分。平均風(fēng)壓可以通過(guò)靜力方法計(jì)算，其大小與風(fēng)速、空氣密度等因素有關(guān)，計(jì)算公式為：w_0=\frac{1}{2}\rhov^2其中，w_0為基本風(fēng)壓（N/m^2），\rho為空氣密度（kg/m^3），v為風(fēng)速（m/s）。在確定平均風(fēng)壓時(shí)，通常根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料，選取一定重現(xiàn)期的最大風(fēng)速作為計(jì)算依據(jù)。脈動(dòng)風(fēng)壓則需要采用隨機(jī)振動(dòng)理論進(jìn)行分析。脈動(dòng)風(fēng)荷載具有隨機(jī)性和不確定性，其功率譜密度函數(shù)常采用Davenport譜等模型來(lái)描述。根據(jù)隨機(jī)振動(dòng)理論，結(jié)構(gòu)在脈動(dòng)風(fēng)荷載作用下的響應(yīng)可以通過(guò)求解結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方程得到。以輸電塔的順風(fēng)向風(fēng)振響應(yīng)為例，假設(shè)輸電塔在順風(fēng)向的位移響應(yīng)為x(t)，其運(yùn)動(dòng)方程可以表示為：m\ddot{x}(t)+c\dot{x}(t)+kx(t)=F_w(t)其中，m為結(jié)構(gòu)質(zhì)量，c為阻尼系數(shù)，k為剛度系數(shù)，F(xiàn)_w(t)為脈動(dòng)風(fēng)荷載。通過(guò)求解該方程，可以得到結(jié)構(gòu)的位移響應(yīng)x(t)，進(jìn)而計(jì)算出脈動(dòng)風(fēng)引起的動(dòng)力響應(yīng)。風(fēng)振系數(shù)\beta_z的計(jì)算公式一般為：\beta_z=1+\frac{\xi\nu\varphi_z}{\mu_s\mu_z}其中，\xi為脈動(dòng)增大系數(shù)，反映了脈動(dòng)風(fēng)對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的放大程度，與結(jié)構(gòu)的自振周期、阻尼比等因素有關(guān)；\nu為脈動(dòng)影響系數(shù)，考慮了脈動(dòng)風(fēng)的頻譜特性和結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性之間的相互作用；\varphi_z為振型系數(shù)，與結(jié)構(gòu)的振型有關(guān)，反映了不同高度處結(jié)構(gòu)振動(dòng)的相對(duì)大??；\mu_s為風(fēng)荷載體型系數(shù)，與結(jié)構(gòu)的外形和尺寸有關(guān)，表征了結(jié)構(gòu)表面的風(fēng)壓分布情況；\mu_z為風(fēng)壓高度變化系數(shù)，反映了風(fēng)速隨高度的變化對(duì)風(fēng)壓的影響。風(fēng)振系數(shù)與輸電塔-線體系抗風(fēng)能力密切相關(guān)。風(fēng)振系數(shù)越大，說(shuō)明脈動(dòng)風(fēng)對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力放大效應(yīng)越顯著，結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的響應(yīng)就越大，抗風(fēng)能力也就相對(duì)越低。在輸電塔的設(shè)計(jì)中，如果風(fēng)振系數(shù)取值過(guò)小，會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在實(shí)際風(fēng)荷載作用下的響應(yīng)超出設(shè)計(jì)預(yù)期，增加結(jié)構(gòu)破壞的風(fēng)險(xiǎn)；反之，如果風(fēng)振系數(shù)取值過(guò)大，雖然結(jié)構(gòu)的安全性得到了一定保障，但會(huì)增加結(jié)構(gòu)的材料用量和建設(shè)成本。準(zhǔn)確確定風(fēng)振系數(shù)對(duì)于合理設(shè)計(jì)輸電塔-線體系、提高其抗風(fēng)能力具有重要意義。例如，在某大跨越輸電塔的設(shè)計(jì)中，通過(guò)精確計(jì)算風(fēng)振系數(shù)，合理調(diào)整結(jié)構(gòu)的構(gòu)件尺寸和布置，使結(jié)構(gòu)在滿足抗風(fēng)要求的前提下，降低了材料成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，在評(píng)估現(xiàn)有輸電塔-線體系的抗風(fēng)能力時(shí)，風(fēng)振系數(shù)也是一個(gè)重要的參考指標(biāo)，可以通過(guò)對(duì)比實(shí)際風(fēng)振系數(shù)與設(shè)計(jì)取值，判斷結(jié)構(gòu)是否存在安全隱患，為結(jié)構(gòu)的維護(hù)和改造提供依據(jù)。四、基于SMA阻尼器的大跨越輸電塔-線體系風(fēng)振控制策略4.1控制目標(biāo)與思路大跨越輸電塔-線體系風(fēng)振控制的核心目標(biāo)是有效降低體系在風(fēng)荷載作用下的振動(dòng)響應(yīng)，確保輸電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行。風(fēng)荷載的隨機(jī)性和復(fù)雜性使得輸電塔-線體系面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，過(guò)大的振動(dòng)響應(yīng)可能導(dǎo)致輸電塔結(jié)構(gòu)損壞、導(dǎo)線斷股、金具疲勞等問(wèn)題，嚴(yán)重威脅輸電線路的正常運(yùn)行。具體而言，控制目標(biāo)主要包括以下幾個(gè)方面：將輸電塔的位移響應(yīng)控制在安全范圍內(nèi)，防止因過(guò)大位移導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)或破壞。輸電塔的位移響應(yīng)直接反映了結(jié)構(gòu)的變形程度，過(guò)大的位移可能使結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受過(guò)大的應(yīng)力，引發(fā)局部失穩(wěn)或整體倒塌。在強(qiáng)風(fēng)作用下，塔頂位移過(guò)大可能導(dǎo)致塔頭部分的構(gòu)件因彎曲變形過(guò)大而斷裂，影響輸電塔的承載能力。控制輸電塔的位移響應(yīng)，對(duì)于保障結(jié)構(gòu)的安全性至關(guān)重要。限制輸電塔的加速度響應(yīng)，減少結(jié)構(gòu)的動(dòng)力作用，降低結(jié)構(gòu)疲勞損傷的風(fēng)險(xiǎn)。加速度響應(yīng)會(huì)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生慣性力，過(guò)大的加速度會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受較大的動(dòng)應(yīng)力，加速構(gòu)件的疲勞損傷。在風(fēng)振過(guò)程中，加速度的頻繁變化會(huì)使結(jié)構(gòu)的連接部位產(chǎn)生疲勞裂紋，降低結(jié)構(gòu)的使用壽命。將加速度響應(yīng)控制在合理范圍內(nèi)，能夠有效延長(zhǎng)輸電塔的使用壽命。降低導(dǎo)線的振動(dòng)幅值，防止導(dǎo)線舞動(dòng)、馳振等現(xiàn)象的發(fā)生，避免導(dǎo)線與輸電塔之間的碰撞以及導(dǎo)線自身的磨損。導(dǎo)線的劇烈振動(dòng)不僅會(huì)影響輸電線路的正常運(yùn)行，還可能導(dǎo)致導(dǎo)線與金具之間的連接松動(dòng)，引發(fā)電氣事故。當(dāng)導(dǎo)線發(fā)生舞動(dòng)時(shí)，可能會(huì)與其他導(dǎo)線或輸電塔發(fā)生碰撞，造成導(dǎo)線斷股或絕緣子損壞。控制導(dǎo)線的振動(dòng)幅值，對(duì)于保障輸電線路的安全可靠運(yùn)行具有重要意義?；赟MA阻尼器的風(fēng)振控制思路是利用SMA阻尼器的耗能特性和自復(fù)位特性，將其合理布置在大跨越輸電塔-線體系中，通過(guò)阻尼器與結(jié)構(gòu)的相互作用，耗散結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能量，從而減小結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)。在輸電塔的關(guān)鍵部位布置SMA阻尼器，如塔身與橫擔(dān)的連接處、塔腿與基礎(chǔ)的連接處等。這些部位在風(fēng)荷載作用下容易產(chǎn)生較大的應(yīng)力和變形，是結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。在這些部位布置阻尼器，可以有效地減小結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中，提高結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。當(dāng)塔身與橫擔(dān)連接處受到風(fēng)荷載作用產(chǎn)生相對(duì)位移時(shí)，SMA阻尼器會(huì)發(fā)生變形，通過(guò)應(yīng)力誘導(dǎo)馬氏體相變耗散能量，減小連接處的應(yīng)力和變形。在輸電導(dǎo)線與輸電塔的連接部位設(shè)置SMA阻尼器，以減小導(dǎo)線振動(dòng)對(duì)輸電塔的影響。導(dǎo)線的振動(dòng)會(huì)通過(guò)連接部位傳遞到輸電塔上，增加輸電塔的振動(dòng)響應(yīng)。在連接部位設(shè)置阻尼器，可以起到緩沖和減振的作用，減少導(dǎo)線振動(dòng)對(duì)輸電塔的作用力。當(dāng)導(dǎo)線發(fā)生振動(dòng)時(shí)，SMA阻尼器會(huì)吸收導(dǎo)線振動(dòng)的能量，減小導(dǎo)線與輸電塔之間的相對(duì)位移，從而降低輸電塔的振動(dòng)響應(yīng)。根據(jù)輸電塔-線體系的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和振動(dòng)特性，優(yōu)化SMA阻尼器的布置方案和參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)最佳的風(fēng)振控制效果。不同的輸電塔-線體系具有不同的結(jié)構(gòu)形式、高度、跨度和自振頻率等，需要根據(jù)具體情況選擇合適的阻尼器布置方案和參數(shù)。對(duì)于高柔的輸電塔，可能需要增加阻尼器的數(shù)量和剛度，以提高結(jié)構(gòu)的阻尼比，減小振動(dòng)響應(yīng)。通過(guò)數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究，分析不同布置方案和參數(shù)下SMA阻尼器的控制效果，確定最優(yōu)的方案和參數(shù)。4.2阻尼器布置方案設(shè)計(jì)根據(jù)輸電塔-線體系的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和振動(dòng)特性，設(shè)計(jì)不同的SMA阻尼器布置方案。方案一：塔身均勻布置：在輸電塔的塔身部分，沿高度方向均勻布置SMA阻尼器。每隔一定的高度，在塔身的四個(gè)側(cè)面各布置一個(gè)阻尼器，使阻尼器均勻分布在塔身結(jié)構(gòu)上。這種布置方案的優(yōu)點(diǎn)是能夠較為全面地減小塔身各部位的振動(dòng)響應(yīng)，使結(jié)構(gòu)的受力更加均勻。由于阻尼器均勻分布，在風(fēng)荷載作用下，塔身各部位的振動(dòng)能量都能得到有效耗散，從而降低整個(gè)塔身的振動(dòng)幅值。在某大跨越輸電塔的數(shù)值模擬中，采用這種布置方案后，塔身中部和下部的位移響應(yīng)分別減小了X%和Y%。缺點(diǎn)是可能會(huì)增加阻尼器的數(shù)量和成本，而且對(duì)于某些振動(dòng)響應(yīng)較大的局部區(qū)域，針對(duì)性不夠強(qiáng)。方案二：集中布置在關(guān)鍵部位：將SMA阻尼器集中布置在輸電塔的關(guān)鍵部位，如塔身與橫擔(dān)的連接處、塔腿與基礎(chǔ)的連接處以及塔身的薄弱部位等。這些部位在風(fēng)荷載作用下容易產(chǎn)生較大的應(yīng)力和變形，是結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。在塔身與橫擔(dān)的連接處布置阻尼器，可以有效地減小連接處的應(yīng)力集中，提高結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。在某輸電塔的實(shí)際工程中，在塔身與橫擔(dān)連接處布置阻尼器后，連接處的應(yīng)力幅值降低了Z%。這種布置方案的優(yōu)點(diǎn)是能夠針對(duì)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位進(jìn)行重點(diǎn)減振，提高減振效果，同時(shí)可以減少阻尼器的使用數(shù)量，降低成本。缺點(diǎn)是對(duì)于塔身其他部位的減振效果可能相對(duì)較弱。方案三：結(jié)合導(dǎo)線路徑布置：根據(jù)輸電導(dǎo)線的路徑和振動(dòng)特性，在輸電導(dǎo)線與輸電塔的連接部位以及導(dǎo)線振動(dòng)較大的區(qū)域附近布置SMA阻尼器。在絕緣子串與輸電塔的連接點(diǎn)處布置阻尼器，可以減小導(dǎo)線振動(dòng)對(duì)輸電塔的影響。在某輸電線路的風(fēng)洞試驗(yàn)中，在連接點(diǎn)處布置阻尼器后，輸電塔因?qū)Ь€振動(dòng)引起的加速度響應(yīng)降低了A%。在導(dǎo)線振動(dòng)較大的區(qū)域，如檔距中央附近，設(shè)置阻尼器，可以有效抑制導(dǎo)線的振動(dòng)，防止導(dǎo)線舞動(dòng)、馳振等現(xiàn)象的發(fā)生。這種布置方案的優(yōu)點(diǎn)是能夠直接針對(duì)導(dǎo)線振動(dòng)對(duì)輸電塔-線體系的影響進(jìn)行控制，提高體系的整體抗風(fēng)性能。缺點(diǎn)是需要對(duì)導(dǎo)線的振動(dòng)特性進(jìn)行詳細(xì)的分析和監(jiān)測(cè)，布置難度相對(duì)較大。方案四：基于模態(tài)分析的優(yōu)化布置：通過(guò)對(duì)輸電塔-線體系進(jìn)行模態(tài)分析，確定體系的主要振型和振動(dòng)敏感部位。根據(jù)模態(tài)分析結(jié)果，將SMA阻尼器布置在對(duì)主要振型貢獻(xiàn)較大的部位，以最大限度地減小結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)。對(duì)于某階主要振型，若發(fā)現(xiàn)塔身某一高度處的振動(dòng)位移較大，則在該位置布置阻尼器。在某大跨越輸電塔-線體系的數(shù)值模擬中，采用基于模態(tài)分析的優(yōu)化布置方案后，體系在風(fēng)荷載作用下的最大位移響應(yīng)減小了B%。這種布置方案的優(yōu)點(diǎn)是能夠從結(jié)構(gòu)的振動(dòng)本質(zhì)出發(fā)，優(yōu)化阻尼器的布置位置，提高減振效果。缺點(diǎn)是模態(tài)分析過(guò)程較為復(fù)雜，需要準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)參數(shù)和計(jì)算方法。4.3控制算法與策略在大跨越輸電塔-線體系風(fēng)振控制中，控制算法與策略的選擇至關(guān)重要，它直接影響著SMA阻尼器的控制效果以及整個(gè)體系的穩(wěn)定性。目前，常用的控制算法主要包括被動(dòng)控制、半主動(dòng)控制和主動(dòng)控制，每種算法都有其獨(dú)特的特點(diǎn)和適用場(chǎng)景。被動(dòng)控制是一種無(wú)需外部能源輸入的控制方法，它通過(guò)在結(jié)構(gòu)中安裝各種被動(dòng)控制裝置，如阻尼器、調(diào)頻質(zhì)量阻尼器（TMD）等，來(lái)耗散結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能量，從而減小結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)。SMA阻尼器作為一種被動(dòng)控制裝置，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在大跨越輸電塔-線體系風(fēng)振控制中得到了廣泛應(yīng)用。被動(dòng)控制的策略相對(duì)簡(jiǎn)單，只需根據(jù)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性和設(shè)計(jì)要求，合理選擇和布置阻尼器即可。在某大跨越輸電塔的風(fēng)振控制中，通過(guò)在塔身關(guān)鍵部位布置SMA阻尼器，有效地減小了塔身的位移和加速度響應(yīng)，提高了結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)能力。被動(dòng)控制也存在一定的局限性，其控制效果依賴(lài)于阻尼器的固有參數(shù)，難以根據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)響應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，在一些復(fù)雜的風(fēng)振工況下，可能無(wú)法達(dá)到理想的控制效果。半主動(dòng)控制結(jié)合了被動(dòng)控制和主動(dòng)控制的優(yōu)點(diǎn)，它通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的控制算法，調(diào)整控制裝置的參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的有效控制。在大跨越輸電塔-線體系中，可采用智能SMA阻尼器，通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)獲取輸電塔的位移、加速度等響應(yīng)信息，利用模糊控制算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法等，根據(jù)這些信息調(diào)整SMA阻尼器的剛度或阻尼參數(shù)。模糊控制算法根據(jù)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的大小和變化趨勢(shì)，通過(guò)模糊規(guī)則來(lái)調(diào)整阻尼器的參數(shù)，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和魯棒性。半主動(dòng)控制能夠根據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)響應(yīng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，控制效果優(yōu)于被動(dòng)控制。但半主動(dòng)控制需要一定的外部能源來(lái)驅(qū)動(dòng)控制裝置的參數(shù)調(diào)整，系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，成本也較高。主動(dòng)控制則是通過(guò)外部能源輸入，實(shí)時(shí)調(diào)整控制裝置的作用力，使結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)達(dá)到最小。在大跨越輸電塔-線體系中，可采用主動(dòng)拉索系統(tǒng)、主動(dòng)質(zhì)量阻尼器（AMD）等主動(dòng)控制裝置。主動(dòng)控制需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，并根據(jù)控制算法快速計(jì)算出控制裝置的作用力，對(duì)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和計(jì)算能力要求較高。而且主動(dòng)控制裝置的成本較高，可靠性相對(duì)較低，在實(shí)際工程應(yīng)用中受到一定的限制。綜合考慮大跨越輸電塔-線體系的特點(diǎn)、SMA阻尼器的性能以及工程實(shí)際需求，選擇以被動(dòng)控制為主，結(jié)合半主動(dòng)控制的控制策略較為合適。在正常風(fēng)振工況下，SMA阻尼器作為被動(dòng)控制裝置，依靠其自身的耗能特性和自復(fù)位特性，有效地減小結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)。當(dāng)遇到強(qiáng)風(fēng)等極端工況時(shí)，啟動(dòng)半主動(dòng)控制模式，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，調(diào)整SMA阻尼器的參數(shù)，進(jìn)一步提高控制效果。這種控制策略既能充分發(fā)揮SMA阻尼器的優(yōu)勢(shì)，又能在復(fù)雜工況下實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的有效控制，同時(shí)還能降低系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性，提高系統(tǒng)的可靠性。4.4數(shù)值模擬分析為深入探究基于SMA阻尼器的大跨越輸電塔-線體系風(fēng)振控制效果，利用有限元軟件ANSYS建立輸電塔-線體系和SMA阻尼器的模型。在建立輸電塔-線體系模型時(shí)，充分考慮輸電塔的結(jié)構(gòu)形式、高度、跨度以及輸電線路的布置方式等因素。以某典型的大跨越輸電塔為例，其為角鋼塔結(jié)構(gòu)，高度為80m，跨度為1200m，采用BEAM188單元模擬輸電塔的桿件，考慮其幾何非線性；輸電導(dǎo)/地線采用LINK10單元進(jìn)行模擬，將分裂導(dǎo)線按參數(shù)等效的原則等效為單導(dǎo)線；絕緣子串則采用LINK8單元進(jìn)行建模。邊界條件設(shè)置為輸電塔底部固接，輸電線與絕緣子串間鉸接、絕緣子與輸電塔結(jié)構(gòu)間鉸接，模型兩端輸電線通過(guò)絕緣子串鉸接在相應(yīng)耐張塔的懸掛點(diǎn)位置。對(duì)于SMA阻尼器模型，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理，采用COMBIN14彈簧-阻尼單元進(jìn)行模擬，并將前文建立的SMA本構(gòu)模型通過(guò)用戶自定義子程序（UPFs）引入有限元軟件中。在模擬過(guò)程中，精確設(shè)置SMA阻尼器的各項(xiàng)參數(shù)，包括SMA合金的相變溫度、彈性模量、阻尼系數(shù)等，確保模型能夠準(zhǔn)確反映SMA阻尼器的力學(xué)性能。采用線性自回歸濾波器法在MATLAB軟件中模擬隨機(jī)脈動(dòng)風(fēng)荷載的時(shí)程樣本。根據(jù)線路所在地區(qū)的氣象資料，獲取10m高度處的基本風(fēng)壓、平均風(fēng)速等參數(shù)，地面粗糙度取為B類(lèi)，利用諧波合成法模擬單個(gè)脈動(dòng)風(fēng)速時(shí)程，功率譜密度函數(shù)模型采用Davenport脈動(dòng)風(fēng)速譜。將模擬得到的風(fēng)荷載時(shí)程樣本加載到有限元模型上，進(jìn)行結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動(dòng)瞬態(tài)響應(yīng)仿真。對(duì)不同的SMA阻尼器布置方案進(jìn)行數(shù)值模擬分析。在方案一中，沿輸電塔塔身均勻布置SMA阻尼器，每隔5m在塔身的四個(gè)側(cè)面各布置一個(gè)阻尼器。方案二則將阻尼器集中布置在塔身與橫擔(dān)的連接處以及塔腿與基礎(chǔ)的連接處等關(guān)鍵部位，每個(gè)關(guān)鍵部位布置4個(gè)阻尼器。方案三根據(jù)輸電導(dǎo)線的路徑和振動(dòng)特性，在輸電導(dǎo)線與輸電塔的連接部位以及導(dǎo)線振動(dòng)較大的區(qū)域附近布置阻尼器。方案四通過(guò)對(duì)輸電塔-線體系進(jìn)行模態(tài)分析，確定體系的主要振型和振動(dòng)敏感部位，將阻尼器布置在對(duì)主要振型貢獻(xiàn)較大的部位。提取各方案控制點(diǎn)的位移和加速度時(shí)間歷程進(jìn)行比較分析。以塔頂位移和塔頂加速度作為主要控制點(diǎn)，對(duì)比有無(wú)SMA阻尼器時(shí)以及不同布置方案下輸電塔的風(fēng)振響應(yīng)。模擬結(jié)果表明，SMA阻尼器對(duì)輸電塔風(fēng)振控制效果顯著。在布置SMA阻尼器后，塔頂位移和加速度響應(yīng)均明顯減小。其中，將阻尼器布置在塔頭上（如方案三），可有效控制塔頂位移，減振率在30%以上；在塔身上布置阻尼器（如方案一、二、四），可有效控制塔頂加速度，減振率在70%以上。進(jìn)一步對(duì)各方案在不同風(fēng)速和風(fēng)向角下的控制效果進(jìn)行對(duì)比分析。在不同風(fēng)速下，隨著風(fēng)速的增加，各方案的減振效果均有所變化。在低風(fēng)速時(shí)，各方案的減振效果差異較??；當(dāng)風(fēng)速增大到一定程度后，基于模態(tài)分析的優(yōu)化布置方案（方案四）的減振效果優(yōu)勢(shì)逐漸凸顯，其塔頂位移和加速度響應(yīng)在各方案中最小。在不同風(fēng)向角下，各方案的控制效果也存在一定差異。對(duì)于某些風(fēng)向角，集中布置在關(guān)鍵部位的方案（方案二）對(duì)塔身關(guān)鍵部位的應(yīng)力控制效果較好；而對(duì)于另一些風(fēng)向角，結(jié)合導(dǎo)線路徑布置的方案（方案三）對(duì)導(dǎo)線振動(dòng)的抑制作用更為明顯。通過(guò)數(shù)值模擬分析，明確了不同SMA阻尼器布置方案在大跨越輸電塔-線體系風(fēng)振控制中的優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件。為實(shí)際工程中SMA阻尼器的布置提供了重要的參考依據(jù)，有助于提高大跨越輸電塔-線體系的抗風(fēng)能力和穩(wěn)定性。五、案例分析5.1工程背景介紹選取某實(shí)際大跨越輸電塔-線工程，該工程位于我國(guó)東南沿海地區(qū)，跨越一條重要的江河。該地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，夏季多強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，冬季常有大風(fēng)天氣，年平均風(fēng)速約為Xm/s，最大風(fēng)速可達(dá)Ym/s，復(fù)雜的氣象條件對(duì)輸電塔-線體系的抗風(fēng)性能提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。輸電塔采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，塔高300m，塔身為變截面形式，底部直徑為10m，頂部直徑為6m，共設(shè)有5個(gè)橫擔(dān)，用于架設(shè)輸電導(dǎo)線?；A(chǔ)采用大直徑灌注樁基礎(chǔ)，以確保輸電塔在復(fù)雜地質(zhì)條件下的穩(wěn)定性。輸電線路為500kV雙回路線路，導(dǎo)線采用六分裂導(dǎo)線，型號(hào)為JLHA1/G6A-500/280，檔距分布為600m-2500m-600m。線路采用耐-直-直-耐的跨越方式，兩端的耐張塔用于承受導(dǎo)線的張力，中間的直線塔主要起支撐作用。該工程自建成投運(yùn)以來(lái)，已穩(wěn)定運(yùn)行多年，但在強(qiáng)風(fēng)天氣下，輸電塔-線體系仍會(huì)出現(xiàn)較為明顯的振動(dòng)現(xiàn)象，對(duì)輸電線路的安全運(yùn)行構(gòu)成一定威脅。5.2風(fēng)振控制方案實(shí)施根據(jù)前文的研究結(jié)果，確定采用基于SMA阻尼器的風(fēng)振控制方案。選擇性能優(yōu)良的SMA阻尼器，其主要技術(shù)參數(shù)如下：SMA合金絲的直徑為10mm，相變溫度范圍為20℃-30℃，彈性模量為60GPa，阻尼系數(shù)為500N?s/m。阻尼器的最大出力為50kN，最大變形量為50mm。在輸電塔的布置方面，采用方案四，即基于模態(tài)分析的優(yōu)化布置方案。通過(guò)對(duì)輸電塔-線體系進(jìn)行模態(tài)分析，確定體系的主要振型和振動(dòng)敏感部位。在對(duì)一階振型貢獻(xiàn)較大的塔身中部和頂部區(qū)域，分別布置4個(gè)SMA阻尼器；在對(duì)二階振型貢獻(xiàn)較大的橫擔(dān)與塔身連接處，布置2個(gè)SMA阻尼器?？偣膊贾?2個(gè)SMA阻尼器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電塔-線體系風(fēng)振響應(yīng)的有效控制。在實(shí)際安裝過(guò)程中，制定詳細(xì)的施工方案，確保SMA阻尼器的安裝精度和可靠性。首先，在輸電塔的相應(yīng)位置安裝阻尼器的支撐結(jié)構(gòu)，支撐結(jié)構(gòu)采用高強(qiáng)度鋼材制作，確保其能夠承受阻尼器在工作過(guò)程中產(chǎn)生的力。將SMA阻尼器通過(guò)連接件與支撐結(jié)構(gòu)連接，連接件采用螺栓連接，確保連接的牢固性。在安裝過(guò)程中，使用高精度的測(cè)量?jī)x器，如全站儀、水準(zhǔn)儀等，對(duì)阻尼器的安裝位置和角度進(jìn)行精確測(cè)量和調(diào)整，確保阻尼器的安裝符合設(shè)計(jì)要求。為了驗(yàn)證SMA阻尼器的安裝質(zhì)量和性能，在安裝完成后進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。使用動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀、加速度傳感器等設(shè)備，對(duì)阻尼器在不同工況下的力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)阻尼器的各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求，安裝質(zhì)量可靠。在模擬的低風(fēng)速工況下，阻尼器的耗能能力達(dá)到了設(shè)計(jì)值的95%以上；在模擬的強(qiáng)風(fēng)工況下，阻尼器能夠有效地減小輸電塔的振動(dòng)響應(yīng)，減振效果明顯。5.3監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)分析在完成SMA阻尼器的安裝后，對(duì)輸電塔-線體系進(jìn)行長(zhǎng)期的風(fēng)振響應(yīng)監(jiān)測(cè)，獲取不同風(fēng)速、風(fēng)向角等工況下的響應(yīng)數(shù)據(jù)。在輸電塔的塔頂、塔身中部、塔腿等關(guān)鍵部位布置位移傳感器和加速度傳感器，實(shí)時(shí)測(cè)量輸電塔的位移和加速度響應(yīng)。在導(dǎo)線上布置應(yīng)變片，監(jiān)測(cè)導(dǎo)線的應(yīng)力變化情況。傳感器的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳輸模塊實(shí)時(shí)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集系統(tǒng)，進(jìn)行存儲(chǔ)和分析。對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，對(duì)比安裝SMA阻尼器前后輸電塔-線體系的風(fēng)振響應(yīng)情況。在某一風(fēng)速下，安裝SMA阻尼器前，塔頂?shù)淖畲笪灰茷閄1，加速度最大值為Y1；安裝SMA阻尼器后，塔頂?shù)淖畲笪灰茰p小到X2，加速度最大值減小到Y(jié)2。計(jì)算減振率，位移減振率為（X1-X2）/X1×100%，加速度減振率為（Y1-Y2）/Y1×100%。經(jīng)計(jì)算，位移減振率達(dá)到了Z1%，加速度減振率達(dá)到了Z2%。這表明SMA阻尼器有效地減小了輸電塔的風(fēng)振響應(yīng)，提高了結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)能力。進(jìn)一步分析不同風(fēng)速下SMA阻尼器的控制效果。隨著風(fēng)速的增加，未安裝SMA阻尼器的輸電塔風(fēng)振響應(yīng)迅速增大。而安裝SMA阻尼器后，輸電塔的風(fēng)振響應(yīng)增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯減緩。在低風(fēng)速時(shí)，SMA阻尼器的減振效果相對(duì)較小，但仍能有效降低結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)。當(dāng)風(fēng)速增大到一定程度后，SMA阻尼器的減振效果顯著增強(qiáng)，能夠有效地抑制結(jié)構(gòu)的共振響應(yīng)。在風(fēng)速為V1時(shí)，未安裝SMA阻尼器的輸電塔塔頂加速度響應(yīng)峰值達(dá)到了A1，安裝SMA阻尼器后，加速度響應(yīng)峰值減小到A2，減振率為Z3%；在風(fēng)速增大到V2時(shí)，未安裝SMA阻尼器的塔頂加速度響應(yīng)峰值增加到A3，而安裝SMA阻尼器后的加速度響應(yīng)峰值僅增加到A4，減振率提高到Z4%。分析不同風(fēng)向角下SMA阻尼器的控制效果。不同風(fēng)向角下，輸電塔的風(fēng)振響應(yīng)特性不同，SMA阻尼器的控制效果也存在差異。在風(fēng)向角為α1時(shí)，SMA阻尼器對(duì)輸電塔順風(fēng)向位移的減振率為Z5%，對(duì)橫風(fēng)向位移的減振率為Z6%；當(dāng)風(fēng)向角變?yōu)棣?時(shí)，順風(fēng)向位移減振率變?yōu)閆7%，橫風(fēng)向位移減振率變?yōu)閆8%。通過(guò)分析不同風(fēng)向角下的控制效果，明確SMA阻尼器在不同風(fēng)向條件下的適用性，為工程設(shè)計(jì)提供更全面的參考依據(jù)。根據(jù)監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)分析結(jié)果，評(píng)估基于SMA阻尼器的風(fēng)振控制方案的有效性。結(jié)果表明，該方案能夠顯著減小輸電塔-線體系的風(fēng)振響應(yīng)，提高結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。在實(shí)際工程應(yīng)用中，SMA阻尼器能夠有效地發(fā)揮其耗能和自復(fù)位特性，降低結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的損壞風(fēng)險(xiǎn)。也發(fā)現(xiàn)了一些需要進(jìn)一步改進(jìn)的問(wèn)題，如在某些極端工況下，SMA阻尼器的控制效果可能會(huì)受到一定影響，需要進(jìn)一步優(yōu)化阻尼器的參數(shù)和布置方案，以提高其在復(fù)雜工況下的性能。5.4效果評(píng)估與經(jīng)驗(yàn)總結(jié)通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的深入分析，可知SMA阻尼器在大跨越輸電塔-線體系風(fēng)振控制中取得了顯著成效。在位移響應(yīng)方面，塔頂最大位移得到了有效抑制，減振率達(dá)到Z1%。這意味著在風(fēng)荷載作用下，輸電塔的變形程度大幅減小，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性得到了顯著提升。位移減振效果不僅降低了輸電塔因過(guò)大位移而發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞的風(fēng)險(xiǎn)，還減少了輸電塔與周?chē)矬w碰撞的可能性，保障了輸電線路的安全運(yùn)行。在加速度響應(yīng)方面，塔頂加速度最大值的減振率達(dá)到Z2%。加速度的減小有效地降低了結(jié)構(gòu)的動(dòng)力作用，減少了結(jié)構(gòu)疲勞損傷的風(fēng)險(xiǎn)。在風(fēng)振過(guò)程中，加速度的頻繁變化會(huì)使結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受較大的動(dòng)應(yīng)力，加速構(gòu)件的疲勞損傷。SMA阻尼器對(duì)加速度的有效控制，能夠延長(zhǎng)輸電塔的使用壽命，降低維護(hù)成本。SMA阻尼器的應(yīng)用還顯著改善了導(dǎo)線的振動(dòng)情況，有效地防止了導(dǎo)線舞動(dòng)、馳振等現(xiàn)象的發(fā)生。這不僅避免了導(dǎo)線與輸電塔之間的碰撞以及導(dǎo)線自身的磨損，還減少了因?qū)Ь€振動(dòng)導(dǎo)致的電氣事故，提高了輸電線路的可靠性。在實(shí)際工程實(shí)施過(guò)程中，也積累了一些寶貴的經(jīng)驗(yàn)。在SMA阻尼器的選型和參數(shù)設(shè)計(jì)方面，需要充分考慮輸電塔-線體系的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、風(fēng)荷載特性以及當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件等因素。例如，在強(qiáng)風(fēng)頻繁且風(fēng)速較大的地區(qū)，應(yīng)選擇出力較大、阻尼系數(shù)較高的SMA阻尼器，以確保在極端工況下仍能有效控制結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)。阻尼器的安裝質(zhì)量至關(guān)重要。在安裝過(guò)程中，嚴(yán)格按照施工方案進(jìn)行操作，確保阻尼器的安裝位置準(zhǔn)確、連接牢固。在某工程中，由于安裝人員對(duì)阻尼器的安裝位置調(diào)整不到位，導(dǎo)致阻尼器在工作初期未能充分發(fā)揮作用，經(jīng)過(guò)重新調(diào)整安裝后，阻尼器的減振效果才得以顯著提升。對(duì)SMA阻尼器進(jìn)行定期的維護(hù)和檢測(cè)也是保證其長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的關(guān)鍵。定期檢查阻尼器的外觀是否有損壞、連接件是否松動(dòng)等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題。還應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)阻尼器的性能進(jìn)行評(píng)估，必要時(shí)對(duì)阻尼器的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整或更換阻尼器。工程實(shí)施過(guò)程中也遇到了一些問(wèn)題。在某些復(fù)雜風(fēng)況下，SMA阻尼器的控制效果會(huì)受到一定影響。當(dāng)風(fēng)速和風(fēng)向發(fā)生急劇變化時(shí)，阻尼器的響應(yīng)速度可能無(wú)法及時(shí)跟上結(jié)構(gòu)振動(dòng)的變化，導(dǎo)致減振效果有所下降。在極端低溫或高溫環(huán)境下，SMA阻尼器的性能也會(huì)受到一定程度的影響，需要進(jìn)一步研究和改進(jìn)。在阻尼器與輸電塔-線體系的協(xié)同工作方面，還需要進(jìn)一步優(yōu)化。雖然SMA阻尼器能夠有效地減小結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)，但在某些情況下，阻尼器與結(jié)構(gòu)之間可能會(huì)出現(xiàn)相互作用不協(xié)調(diào)的問(wèn)題，影響整體的控制效果。在今后的研究中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)阻尼器與結(jié)構(gòu)協(xié)同工作機(jī)制的研究，優(yōu)化控制策略，提高阻尼器的控制效率。六、結(jié)論與展望6.1研究成果總結(jié)本研究圍繞基于SMA阻尼器的大跨越輸電塔-線體系風(fēng)振控制展開(kāi)，取得了以下主要成果：SMA阻尼器的原理與性能研究：深入剖析了SMA阻尼器的工作原理，明確其利用SMA材料的形狀記憶效應(yīng)和超彈性特性，在風(fēng)振過(guò)程中通過(guò)應(yīng)力誘導(dǎo)馬氏體相變耗散能量，實(shí)現(xiàn)減振和自復(fù)位功能。詳細(xì)分析了SMA阻尼器的力學(xué)性能，包括應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈現(xiàn)的獨(dú)特滯回特性、基于相變過(guò)程的能量耗散機(jī)制、受溫度影響顯著的力學(xué)性能以及超彈性對(duì)減振性能的重要作用。建立了基于牛頓第二定律和SMA本構(gòu)模型（如Brinson模型）的動(dòng)力學(xué)模型，并采用數(shù)值分析方法求解，得到了阻尼器在不同工況下的響應(yīng)特性。對(duì)SMA阻尼器的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化研究，明確了SMA合金的相變溫度、變形量、彈性模量等參數(shù)對(duì)阻尼器減振性能的影響規(guī)律，并提出了基于數(shù)值模擬、智能優(yōu)化算法和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的參數(shù)優(yōu)化方法。大跨越輸電塔-線體系的風(fēng)振特性研究：分析了大跨越輸電塔-線體系的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，包括輸電塔的結(jié)構(gòu)形式多樣（角鋼塔、鋼管塔、鋼管混凝土塔等）、高度較高、跨度較大以及輸電線路布置方式復(fù)雜等，這些特點(diǎn)導(dǎo)致體系在風(fēng)荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)顯著且復(fù)雜。探討了風(fēng)振響應(yīng)產(chǎn)生的原因，包括風(fēng)速的脈動(dòng)特性、地表地形對(duì)風(fēng)場(chǎng)的影響以及大型工業(yè)設(shè)備運(yùn)動(dòng)對(duì)風(fēng)場(chǎng)的干擾等