输电铁塔加固补强承载力研究

对于运行时间较长的输电铁塔,由于最大设计风速偏低以及设计时未考虑风压高度变化系数,运行时经常发生大风倒塔事故,严重威胁着输电线路的运行安全。对这类铁塔进行加固补强提高其抵抗大风的能力,以保证铁塔的安全运行迫在眉睫。根据工程经验,提出一字形连接板、单个螺栓,充分利用交叉斜材以及辅助材与主材的连接孔进行主材与副主材连接的加固方案。通过五基模型塔架试验对加固前后构件承载力进行对比分析,验证此加固方案的可行性。试验结果表明:此种加固方法使主材承载力得到了大幅提高。在试验分析的基础上,给出了加固后主材承载力的计算方法。     

输电铁塔斜材振动原因分析

对实际工程应用中的某单回路输电铁塔斜材的振动原因进行了分析,通过建立有限元分析模型并进行动力特性分析,指出横隔面以及塔腿斜平面的布材不合理是导致铁塔斜材振动的主要原因,通过施加初始激励证实了主材扭转对斜材振动也有一定影响,由此提出了曲臂、横隔面以及塔腿斜平面改进后的合理布材形式,以供实际工程设计参考。     

螺栓连接滑移对输电铁塔结构变形的影响研究

输电铁塔中普遍存在着螺栓连接节点的连接滑移现象,而传统输电铁塔分析方法一般不考虑螺栓连接滑移的影响,因此不能准确反映输电铁塔的变形情况。在外荷载作用下,螺栓连接滑移会增加输电铁塔侧向变形,导致结构的二阶效应明显,进而影响结构的承载力和安全性能,因此研究螺栓连接滑移对输电铁塔变形的影响显得非常重要。以猫头型直线塔为研究对象,通过有限元方法建立考虑螺栓连接滑移的三维有限元模型,模拟分析斜材和主材连接节点的螺栓滑移,以及不同位置的连接节点螺栓滑移对输电铁塔变形的影响。根据影响因素和分析结果,提出减小螺栓连接滑移对输电铁塔变形的措施。     

双角钢十字组合截面偏心受压构件承载力试验研究

为模拟对输电铁塔单角钢主材（原主材）附加一个规格相同（或略小）主材（副主材）组成十字组合截面构件对塔身主材进行加固补强工程实际,通过考虑节间斜材支撑的双角钢十字组合截面偏心受压构件承载力试验,研究了该类构件的承载力以及副主材尺寸、填板设置、螺栓个数等因素对承载力的影响,探讨了其组合截面承载力计算方法,为建立该类加固设计方法提供了依据。     

输电塔塔身斜材埃菲尔效应研究

本文结合某500kV双回路直线塔,分别利用英国BS8100规范、我国高耸结构设计规范和电力行业杆塔结构设计规范的方法对其塔身斜材埃菲尔效应进行计算和对比分析。同时,以三个实际工程为算例,建立了塔线耦联体系有限元模型,计算得到了塔架各杆件在模拟风场中的内力时程,得出了塔身斜材埃菲尔效应的分布规律和特点。,以及对于塔架的塔身斜材,采用折减系数法设计计算是偏于安全的结论。同时,为简化铁塔计算,建议在工程设计中塔身斜材内力一般可取主材内力的3%。     

220 kV猫头型输电塔在覆冰与断线耦合作用下的响应研究

利用弧长法有限元分析了猫头型输电塔在覆冰与断线耦合作用下的响应，研究了杆塔受弯、受扭及受弯扭的承载力变化规律、内力分布与变化规律、应力分布规律及斜材面外变形分布与变化规律，分析了不同塔型的破坏特征及覆冰厚度对杆塔承载力的影响。研究结果表明：杆塔在覆冰与断线耦合作用下，受弯使得受压侧主材及刚度突变处杆件屈服；受扭时塔头与塔身顶层横隔受力较大，使得其下方斜材屈曲；受弯扭导致塔底受压侧主材屈服及塔身斜材屈曲；杆塔覆冰后自重的增加会加剧其受压侧主材屈服及斜材屈曲，降低杆塔在断线荷载下的抗侧能力，在设计中应考虑覆冰与断线耦合作用对杆塔性能的影响。     

设置SG-RUBT装置110kV输电铁塔的受力分析及设计方法

输电线路设置SG-RUBT装置后可在纵向不平衡张力超过设定限值时通过悬垂串在装置内自行前后滑动释放不平衡张力.然而,随着悬垂串滑离中心位置,横担及铁塔塔身将受到一定偏心荷载.选取110kV双回1F3-SZ2型输电塔,建立输电塔模型并对结构进行受力分析,对设置SG-RUBT装置后不均冰工况荷载大小和受力位置进行讨论,考察输电塔主材、横担、横隔、斜材的内力和铁塔的侧向位移变化特点及变化率.分析结果表明,设置SG-RUBT装置后输电塔主材受力仅在横担附近内力增大,铁塔横担以下主材内力均减小;横担部位受力状态产生较大变化,横担下平面主材需要进行重点设计,以满足铁塔稳定要求;采用装置后铁塔的塔顶位移和横担位移均有所减小.因此,设置SG-RUBT装置并适当提高横担附近主材规格以及对横担下侧杆件合理分段后,可提高铁塔抵抗不平衡张力的能力.     

螺栓连接滑移的不确定性对输电铁塔结构内力的影响研究

输电铁塔中螺栓连接节点的连接滑移现象十分普遍,并且其载荷-变形过程具有很大的不确定性,传统输电铁塔分析方法常常采用空间桁架模型计算结构内力,有时不能准确反映输电铁塔中构件的真实受力情况。以输电铁塔的塔身部分为研究对象,考虑螺栓连接滑移的影响建立了塔身模型的参数化有限元模型,确定了随机输入变量和输出变量,并采用拉丁超立方抽样方法,通过直接蒙特卡洛模拟,得到了弯曲和扭转载荷工况下输电铁塔结构内力,研究了螺栓连接滑移对铁塔结构内力的影响规律。通过研究发现:考虑螺栓连接滑移不确定性影响后,杆件轴力大于空间桁架模型计算结果的概率有时很大,尤其是在扭转载荷工况条件下,斜材轴力大于空间桁架模型计算结果的可能性甚至会超过75%;不同载荷工况条件下,螺栓连接滑移对杆件轴力的影响程度也不相同,在弯曲载荷工况条件下,螺栓连接滑移对主材轴力的影响相对较小,而对斜材轴力的影响相对较大,在扭转载荷工况条件下,螺栓连接滑移对载荷所在侧面的斜材轴力影响较大,而对另外两个侧面的斜材轴力影响相对较小;实际工程中可以按照不同的载荷工况以及杆件所处的位置,对采用空间桁架模型计算得到的杆件轴力进行修正,以考虑螺栓连接滑移不确定性的影响,保证构件设计阶段所用轴力的可靠性。     

特高压直流输电铁塔承载性能有限元分析

为了研究某新型特高压直流输电铁塔ZC-X的结构安全性,给设计方案的改进提供依据,采用ANSYS软件建立了该铁塔的有限元模型,考虑包括断线、大风工况在内的6种工况,对铁塔进行了非线性大变形的受力变形行为分析,揭示了各工况下的结构薄弱部位及破坏机理,分析了各工况下铁塔内力和变形的变化规律,获得了各工况下的铁塔极限承载能力。分析结果表明:该铁塔的结构设计方案总体合理,在典型工况下具有足够的承载力,可确保线路的安全运行,但一些工况下横担主材杆件为结构的薄弱部位,应该在结构设计中予以重点关注。     

加工方式对输电铁塔螺栓连接节点承载力影响的实验研究

输电铁塔主材通常由多段角钢通过螺栓连接而成,一旦主材节点发生破坏将造成倒塔事故发生,危及电力系统的安全稳定运行。输电铁塔主材节点多采用冲孔或钻孔方式加工而成,加工方式会影响节点的极限承载能力。针对500 kV输电铁塔中常用的Q345和Q420主材角钢,通过全尺寸节点拉伸实验,研究了冲孔和钻孔对不同螺栓直径、排列方式的螺栓连接节点的破坏载荷和破坏形式的影响,为输电铁塔设计和运行维护提供理论依据。