跨越高速铁路输电杆塔静力可靠度分析

跨越高速铁路输电杆塔是整个输电线路大跨越工程中重要的组成部分。本文选取一基500kV跨越高速铁路输电杆塔作为研究对象,采用ABAQUS有限元软件建立了其三维有限元模型。基于改进的一次二阶矩法(JC法)和窄界限法,对可变荷载与永久荷载共同作用下的输电杆塔进行了可靠度分析。研究结果表明,考虑10mm覆冰荷载时,输电杆塔中可靠度水平最低的杆件多数位于塔的横担处,少数位于塔腿处;输电杆塔的整体可靠度分别为4.6269,高于跨越高铁线路输电线路杆塔目标可靠指标3.7的要求。研究结果可以为跨越高速铁路输电杆塔的可靠度评估提供重要的参考依据。     

同塔多回输电线路杆塔可靠指标及失效概率分析

输电线路杆塔结构可靠指标及失效概率的分析研究,目前已经广泛应用于实际工程当中,本文着重研究了500kV同塔四回输电线路杆塔的可靠指标及失效概率。对于风荷载占控制因素的杆塔结构,本文研究了可靠指标计算参数组合对于杆塔失效概率的影响,同时计算了500kV同塔四回典型杆塔的可靠指标及失效概率,提出基于输电杆塔可靠度理论的杆塔风险规避的建议。     

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。     

覆冰条件下架空输电线路薄弱点分析

近几年覆冰危害已经严重影响了我国电力系统的安全稳定运行,按照传统设计标准建设的部分线路无法承受日益恶化的气候变化。为了准确定位重覆冰条件下输电线路塔线系统的结构薄弱点,给在线监测装置提供精确位置参数,本文利用有限元分析软件ANSYS,考虑杆塔和导、地线之间的力学耦合作用,针对具体线路覆冰微气候区,建立整体耐张段线路模型,从系统的角度分析在各种风速、覆冰条件下的力学特性,找出塔线系统中结构薄弱杆塔。然后利用一塔两线模型进行精细分析,再次对结构薄弱处进行准确定位,并与耐张段所获结论进行验证对比,最终结合两种模型的优势提出获取耐张段杆塔薄弱位置较为简单的方法。     

覆冰荷载下输电铁塔体系可靠度研究

研究在覆冰荷载作用下,输电铁塔主要失效模式及其体系可靠度。建立覆冰荷载作用下寻找输电铁塔主要失效模式的方法,该方法以覆冰厚度为控制量,可以方便地获得铁塔的主要失效模式及相应的极限覆冰厚度。利用基于响应面的随机有限元法来获得各失效模式上各个单元的极限状态方程,然后用逐步等效线性化法得到各失效模式的等效线性化极限状态方程。所有的失效模式组成一个串联系统,计算各失效模式间的相关系数,最后由Ditlevsen界限法计算输电铁塔体系可靠度。分析在2008年初的冰雪天气里发生倒塌的我国南方某220kV输电铁塔的主要失效模式及其体系可靠度。通过计算指出由于不平衡张力的存在,使输电铁塔的极限覆冰厚度接近于它的设计覆冰厚度;同时指出:如果借鉴构件的目标可靠度指标的话,既有输电铁塔在设计覆冰条件下,体系可靠度指标不能满足要求。     

500kV单回路复合横担塔塔线体系动力响应分析

输电线路的断线及覆冰脱落会引起电线的横向摆动和上下振动,导致电气设备的损坏,并引起整个输电系统的振荡,严重威胁着输电线路的安全性。本文基于500kV单回路三向复合横担直线塔这一设计塔型,通过有限元仿真分析,建立了500kV单回路复合横担直线塔的有限元梁杆模型及3塔4线塔线体系模型。在设定的动力工况下对输电线路的断线及覆冰脱落进行了动力计算,分析整塔及导线响应的变化情况。验证复合材料杆塔结构优化及计算结果的合理性和可靠性,并为后续工程实际应用提供参考。     

地基及基础变位对输电铁塔受力特性影响的模拟分析

以研究地基及基础位移对整塔内力及变形的影响为目的,通过结构有限元分析软件SAP 2000对现有某220 k V输电线路SJ3转角塔进行建模和分析。考察输电铁塔在90°大风、覆冰和导线张力等外荷载作用下,模拟塔腿基础支座发生不同变位的荷载工况对塔身变形及塔材失效的影响规律,确定不同工况下底部塔材的内力发展过程及其失效位移。研究表明,针对不同的地基及基础变位工况,塔腿上侧横隔面是整塔最薄弱部分,塔腿根部支座位移会引起横隔杆件的快速失效,单只塔腿基础支座沉降对塔腿影响最大;塔腿支座水平外移对底部横隔杆件影响最大;塔腿支座水平内移是引起塔腿斜材失效的最危险工况。     

输电塔-线体系覆冰作用非线性分析

在重冰区,高柔大跨越输电塔-线体系在覆冰、风载等作用下具有强烈的耦合特性和非线性特征。推导了绝缘子、索以及边界条件的刚度表达式,以向家坝-上海±800 kV特高压直流输电线路为例,建立了输电塔、导线、绝缘子以及边界条件的简化数值分析模型。对大跨越输电塔-线体系进行了7种工况下的静力非线性分析。分析表明,在导线均匀覆冰及风荷载作用下,铁塔构件的P-Δ效应较小;在不均匀覆冰工况下,导线不平衡荷载对铁塔产生扭转效应,铁塔受压支座节点和最大悬臂处单元的轴向压力和弯矩具有较明显的P-Δ效应,应考虑荷载非线性的不利影响。     

500kV输电塔承载能力分析及优化设计

研究覆冰情况下输电塔的承载力和合理构造,具有重要的工程和社会意义。本文以500 kV酒杯型输电塔为例,建立有限元分析模型,考虑输电塔结构的几何非线性和材料非线性,计算在自重、覆冰和风荷载及正常与断线导线张力作用下,输电塔结构的承载力。通过比较18种荷载组合下输电塔杆件应力和位移,确定出输电塔结构的薄弱部位,并对其进行优化设计,在横担和塔身处添加斜杆和水平支撑,并调整塔颈形状,验算结果表明,优化设计后的塔型,其整体刚度和承载力均有大幅度提高。     

重冰区导线覆冰脱落对转角塔的动力冲击仿真研究

重冰区线路覆冰脱落(脱冰)影响输电线路安全运行在线路设计中充分考虑脱冰对线路的影响,制定安全合理的设计方案非常重要。针对此问题,采用有限元方法建立7塔8线的两个耐张段塔线体系动力学模型,研究在风载作用下,不同脱冰方式及转角时塔线体系脱冰对转角塔的冲击作用,分析了导线纵向位移、转角塔水平荷载及杆件内力的变化,发现不同时脱冰对铁塔危害更大,并且随着线路转角增大,线路脱冰对铁塔的冲击作用在减小,为重冰区转角塔设计提供了依据。