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钢芯铝绞线的拉扭耦合力学性能

2021-07-25钟永力晏致涛

西南交通大学学报 2021年4期

张 龙 ,黄 珏 ,钟永力 ,晏致涛

(1.国网新疆电力公司电力科学研究院,新疆 乌鲁木齐 830011;2.重庆大学土木工程学院,重庆 400045;3.重庆科技学院建筑工程学院,重庆 401331)

导线扭转参数属于导线基本力学性能之一,并且输电线路的扭转特性是影响输电线路覆冰舞动的重要因素,尤其是采用空间曲梁单元针对输电线路舞动的分析表明,覆冰输电线路的拉扭耦合效应会极大地影响舞动的启动风速和幅值[1].

一般认为,导线的扭转刚度由导线自身结构决定,可以通过测量得到[2].但是导线是一种组合结构,由内层钢芯和外层铝绞线组成.其扭转特性与拉伸有关,是耦合的.现有文献大都不考虑这种耦合影响,仅分别给出抗拉刚度与抗扭刚度,如《圆线同心绞架空导线》(GB/T 1179—2017)[3]就仅给出了等效弹性模量,郭应龙等[4]基于材料扭转特性,给出了拧绕系数来粗略预测单导线的单位长度扭转刚度.

和绳索、钢丝绳、弹簧及钢绞线等结构元件类似,输电导线属于螺旋结构[5].Hruska[6]最早基于纯拉模型忽略钢丝的弯曲和扭转刚度,给出了钢丝绳荷载与变形间的关系式.随后Lanteigne[7]推导了钢丝绳破坏时的轴向、扭转及弯曲刚度.

与Hruska[6]不同的是,Machida 等[8]基于7 股钢丝绳,提出了考虑单根钢丝弯曲和扭转刚度的模型,并明确了轴力、弯矩和扭矩的分配.Mc Connel 等[9]在Hruska[6]的基础上,认为在计算扭转刚度时应该叠加外围所有钢丝自身的扭转刚度,且当捻角较小时其结果较为精确.在其基础上,Knapp[10]考虑了绳芯的可压缩性……

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