输电塔线体系风雨荷载计算理论及耦合失效评估研究进展

我国沿海地区台风登陆频繁，现有台风致输电线路失效案例中，大部分原因归结于强风的影响，而涉及雨荷载影响的研究不足。为此，系统总结了国内外研究团队在风雨耦合效应领域的研究进展，包括根据风速和降雨实测数据，提出了不同时间分辨率的降雨强度转换模型，进而建立了风速-降雨强度联合概率分布模型，揭示了风速和降雨强度的耦联关系；基于拉格朗日粒子运动方程，揭示了单雨滴运动状态演变机制，提出了风雨速度比概念，明晰了雨滴水平速度大于相应位置处风速的发生机理；从雨荷载的作用机理出发，总结了两类雨荷载作用模型，即碰撞力模型和气动力模型，并详细介绍了计算方法及风洞试验验证；建立了风雨耦合作用下输电线路易损性及失效概率计算方法。现有研究表明：工程结构的倒塌破坏往往发生在几分钟甚至几十秒内，在计算风雨耦合效应时，应考虑短时距的瞬时降雨强度；考虑风雨耦合多灾害作用时，工程结构的失效概率显著高于风荷载单独作用情况；不同地区具有显著的气候差别，应根据当地的实测气象资料建立风雨联合概率分布模型加以分析。