输电铁塔计算模型分析研究

计算模型的选取是进行输电铁塔结构分析的首要任务之一。通过建立桁架模型、梁-桁架混合模型和刚架模型,分别对某角钢塔和钢管塔进行建模分析,得出输电塔在常见大风工况下的受力及位移状态。结果表明：对于角钢塔,采用桁架单元能够满足设计分析要求;对于钢管塔,使用梁单元建模分析能获得更加合理的计算结果。     

特高压输电线路钢管塔计算模型的选择

特高压钢管塔按整体空间桁架简化模型,采用杆单元进行受力计算,由于假定杆件只承受轴向力而忽略杆端弯矩作用,使得计算结果与实际情况存在差异。以1000kV淮南—上海(皖电东送)输变电工程特高压同塔双回钢管塔为分析对象,采用铁塔设计通用程序的杆单元、有限元计算通用软件ANSYS的梁杆混合单元和梁单元3种计算模型,对钢管塔的静、动力性能进行了分析和比较。结果表明:由3种单元模型计算的主材轴力、杆塔动力特性基本一致;梁杆混合单元模型与梁单元模型计算的主材杆端弯矩接近。建议特高压钢管塔的受力计算,采用梁杆混合单元模型的整体空间桁架法。     

1000kV双回路钢管塔次应力的影响因素

对我国第一基1000kV交流特高压双回路钢管塔(SZT2塔)进行了真型试验。用输电铁塔设计软件建立了SZT2塔杆单元桁架模型;在限元软件ANSYS平台上,建立了SZT2塔梁–杆混合桁架模型。将SZT2塔的杆单元桁架模型与梁–杆混合桁架模型的计算结果进行了对比,并与试验实测结果进行了比较,得出了其次应力分布规律及影响因素。结果表明:对SZT2塔次应力影响最大的位置在塔身变坡处,在其它条件不变的前提下,次应力影响随杆件长径比的增加而减小;SZT2塔身主材次应力最大已达到30%,在设计时应予以考虑。     

1 000 kV特高压双回输电线路钢管塔横担结构布置形式

对于1 000 kV特高压双回输电线路钢管塔,横担的实际受力情况与传统采用杆单元模型设计计算的结果存在较大的偏差。利用ANSYS数值模拟方法,分别采用杆单元模型和梁单元模型对特高压钢管塔横担布材形式进行计算分析,结合计算结果对特高压钢管塔横担布材及设计提出了合理建议。     

500kV交流架空线路钢管塔技术经济分析

钢管塔在大荷载输电线路中体现出了其良好性能和效益,但钢管的使用也存在钢管型材规格品种有限、价格高等缺点,同时钢管间连接的节点构造复杂,加工生产效率低,因此有必要研究典型荷载条件下钢管塔的应用。本文针对500kV交流输电线路的典型荷载条件开展钢管塔、角钢塔对比研究,分析10mm、15mm覆冰条件下,随着风速的变化,钢管塔造价变化的主要趋势以及影响造价变化的关键因素,最后本文假定角钢塔材价格一定的前提下,通过调整钢管塔的价格,改变钢管塔与角钢塔塔材的价格比例系数(rp),对钢管塔与角钢塔经济性进行对比分析。     

干字形角钢输电塔的地震反应分析

为了解干字形角钢输电塔在地震作用下的特点和规律,以某大跨度输电塔为实际工程背景,基于空间梁单元建立了输电塔的力学模型,并选取典型地震波进行计算分析,观察输电塔4条塔腿相同位置主材杆件的轴应力峰值响应和塔顶位移响应。研究表明:输电塔4个塔腿主材杆件的轴应力响应,在不同方向地震波作用下存在较大的差别,而塔顶基本相同。     

输电线路中钢管塔在结构力学性能上的优越性

钢管塔是目前世界上一种设计简明、安装方便、应用前景广泛,较传统水泥塔和角钢塔有很多优点的新型塔形。随着特高压输电线路的建设,高电压输电线路的支撑结构和变电构架承受荷载大,铁塔及变电构架的大型化不可避免,而钢管塔架具有承受载荷大、整体稳定性好、外型美观、能减小铁塔根开从而减小占地面积等优点,有取代水泥塔和角钢塔的趋势。钢管塔的力学整体性能较角钢塔有很大的提高,有利于建设特高压输电线路的需要。     

输电线路一个耐张段的体系可靠度

作为高负荷电能输送的载体,输电塔一线体系是一项重要的生命线工程。根据跨越高速铁路输电线路对此铁路安全影响的特点,提出跨越高铁输电线路体系可靠度计算的四层次子体系递归计算方法,并对一个典型角钢杆塔输电线路的一个耐张段和一个典型钢管杆塔输电线路的一个耐张段的体系可靠度进行分析。结果表明:提出的四层次子体系递归计算方法是可行的;钢管塔线路体系的可靠度大于角钢塔线路体系;钢管塔线路体系的可靠度由秆塔构件的可靠度控制;输电线路一个耐张段的体系可靠度可通过提高杆塔构件设计的重要性系数、折减直线塔档距或折减转角塔角度来提高。     

输电塔K节点极限承载力影响因素分析

为研究输电钢管塔及钢管角钢组合塔节点的特性,采用有限元软件ANSYS建立输电钢管角钢组合塔K节点三维实体模型,分析K节点的三种破坏模式以及角钢长度、角钢厚度和节点板长度对K节点极限承载力的影响。结果表明:输电钢管角钢组合塔K节点的极限承载力随着节点板和角钢厚度的增加而显著增大,在设计时角钢厚度不宜小于10 mm;输电塔K节点的极限承载力受节点板长度、角钢长度的影响较小。     

关于输电钢管塔设计有关问题的探讨

钢管塔具有塔身风荷载体型系数比角钢塔小的优点,可以有效地降低塔重和基础作用力,具有较大的经济优势。越来越多的输电塔将采用了钢管塔,本文就钢管塔设计中的有关问题展开探讨。     

110kV窄基钢管塔的设计研究

根据工程实际情况,规划设计了1个9种塔型系列的110kV窄基钢管塔,应用V型串直线塔、悬垂转角塔等特殊塔型对窄基塔塔型进行了优化,可节约线路走廊宽度约20%,造价约为钢管杆线路的75%,具有良好的经济效益及推广应用价值。     

1 000 kV特高压新型钢管及角钢混合塔的设计研究

由于钢管塔优越性显著,中国1 000 kV特高压双回输变电工程基本采用钢管塔结构。然而钢管塔加工工艺复杂、质量要求高、施工难度大,尽管已经采用标准化设计,钢管塔的产能仍很难满足需要。以皖电东送工程为例,参考特高压钢管塔的设计条件,规划设计了新型钢管及角钢混合塔,下横担以上杆件全部采用角钢材料;优化设计了塔身主材钢管变角钢截面处的过渡节点,比较了钢管塔和混合塔2种塔型的动力特性,并开展了经济指标的分析。在保证安全运行的前提下,论证了新型混合塔的可行性,使得杆件中角钢比例大幅增加,钢管比例相应减少,有效缓解钢管应用于输电塔产能不足的问题。     

特高压钢管塔锻造法兰优化设计研究

钢管塔在特高压工程中的推广应用对钢管塔的可靠性与经济性提出了新的要求。通过分析比较钢管塔与角钢塔的塔材组成,并结合钢管塔的结构特点,提出了通过降低联接件比重实现进一步提高特高压钢管塔经济性的方法。详细分析了目前特高压钢管塔锻造法兰的应用情况,提出锻造法兰精细化设计的新方法,并结合超/特高压同塔4回钢管塔的设计进行了各种方法的可行性和经济性分析。研究表明：在特高压钢管塔设计中,通过应用强度级差与布置优化、结合锻造法兰进行钢管选材等综合措施,最大程度的降低锻造法兰的比重,能够进一步提高特高压钢管塔的经济性。     

750kV同塔双回及单回紧凑型杆塔结构优化研究

参照国内外已建成的各种同塔双回及单回紧凑型塔型资料,提出750kV同塔双回及单回紧凑型杆塔方案。针对该方案,分别从高强角钢及钢管构件两大方面进行了结构计算及经济性分析,并建议:750kV同塔双回紧凑型杆塔采用高强钢,单回紧凑型杆塔是否采用高强钢则需依据综合经济性而定;750kV同塔双回紧凑型杆塔主材采用Q345钢管构件,但单回紧凑型杆塔不建议采用;上述2种杆塔采用Q420钢管构件的经济性更为显著,但还需深入开展构件及节点构造等方面的试验研究。     

输电线路铁塔采用高强钢的应用研究

在输电线路铁塔中使用高强钢，既有明显的技术经济效益，又有利于提高我国输电线路的建设水平。结合输电线路铁塔结构的特点，在国内外高强钢的应用现状、使用高强钢的技术经济性、高强角钢市场供货能力、高强钢设计技术参数的选取等方面进行了探讨和研究，给出了高强钢的相关技术参数以及输电线路中高强钢的使用原则，为输电线路铁塔中高强钢的使用提供了借鉴。     

输电铁塔冷弯角钢构件轴心受压承载力分析及试验研究

输电线路铁塔应用冷弯型钢,可以提高输电铁塔设计水平,降低钢材用量。文章结合输电铁塔的结构特点,选取不同截面、长细比的冷弯角钢构件进行轴心受压承载力试验和有限元分析,得到了输电铁塔用冷弯角钢轴心受压构件的荷载-应变发展规律和极限承载力,并与现行设计规范承载力计算值进行了对比。分析结果表明,现行规范体系不适合我国输电铁塔冷弯型钢轴心受压构件的强度设计。通过对试验和理论分析结果进行拟合,确定了输电铁塔冷弯型钢轴心受压构件稳定系数曲线,提出了输电铁塔冷弯型钢构件承载力计算的修正意见。     

输电线路角钢塔加劲肋倾斜角度对塔脚板受力性能的影响研究

现有架空输电线路杆塔结构的规程规范未明确角钢塔塔脚板加劲肋倾斜角度布置要求,通常按习惯和经验设定。依托500 kV交流及±800 kV特高压直流输电线路工程铁塔,通过有限元数值方法研究了单主材四地螺、单主材八地螺和双主材八地螺塔脚板在加劲肋不同倾斜角度下的受力性能。研究结果表明,加劲肋倾斜角度的改变对四地螺塔脚板的影响较小,但是对八地螺塔脚板影响相对较大。所研究成果对架空输电线路角钢塔塔脚板计算和制图都有一定的指导作用。     

Brief Introduction to High Tower Structure Design for Large Crossing

1.0verviewl.Sincel958,ECEPDIbegant0designthehighcrossingt0weracrosstheYangtzeRiver,on22OkV.Uptonow,therehavebeenapproximately20setsofhighcrossingtowersdesignedbyECEPDI,settinguponthebothsidesoftheYangtzeRiver,theHuaiheRiver,theHuangpuRiverandtheYongjiangRiver.Theselargecr0ssingprojectscarrylinesofthedesignedvoltagefrom22OkVto500kVhavingtheheightfromlO0mt0200m.l.llnconformitywithdifferenttechnicalrequirements,climate,terrainandgeol0gicconditions0fdifferentprojects,ECEPDIhasdesigned…     

特高压钢管塔线路带电作业间隙放电特性研究

随着特高压工程的建设和发展,钢管塔已大量投运到实际特高压线路工程中。为保证特高压钢管塔线路带电作业的安全开展,仿真计算并对比分析了特高压钢管塔、角钢塔塔身周围的电场分布情况。以1∶1钢管塔模型试验获得各种典型带电作业工况下的操作冲击放电特性,确定了各工况下带电作业的安全距离。通过钢管塔和角钢的冲击放电试验,对比分析了2种塔型结构的操作冲击放电特性。研究成果可在特高压钢管塔同塔双回线路带电作业中提供技术支撑。