强台风下高压输电线路塔—线耦联体系的力学行为仿真分析三:动静力响应对比

高压输电线路风致倒塔事故是近年来影响电力系统安全运行的重要因素。文中以南方电网某220 kV输电线路为背景,考虑铁塔和导、地线之间的耦联影响,运用ANSYS有限元分析软件,建立直线段塔线耦联三基塔两回线模型,对模型分别施加设计风速下的风载荷与时变风载荷,对比模型在两种情况下的静动力位移、应力响应数值差异,分析表明塔—线体系中铁塔的x、z向动力响应位移明显大于静力响应位移,铁塔部分主材轴应力与静力响应数值相比明显增大。研究结果可用于输电线路在风载荷作用下的可靠性分析。     

基于拉格朗日插值函数分析的输电铁塔应力精确分布研究

针对输电铁塔应力计算将节点应力视为铁塔构件的最大应力,会对实际的安全评价造成较大误差的问题,提出了基于拉格朗日插值函数分析的输电铁塔应力精确计算方法,并开发了输电铁塔应力精确计算软件。采用桁梁混合模型对输电铁塔进行建模,分别对铁塔结构中的刚性单元和柔性单元进行有限元线性分析和有限元非线性分析,计算出各节点的应力,再通过拉格朗日插值函数对其进行分析处理,求得构件的最大应力。通过自主开发的输电铁塔应力精确计算软件反演了铁塔的倒塔事故,计算结果表明该计算方法具有较高的精度,可提高对输电铁塔结构安全评价的准确性。     

地下变电站深基坑工程的变形控制

地下变电站基坑由于周边环境复杂,开挖深度大,基坑支护结构设计时的决定因素是变形控制。菜市口220 k V变电站深基坑工程深度超过30 m,是北京地区较深的基坑之一。本文通过该工程案例,阐述以变形控制为原则的基坑支护设计方法。同时运用FLAC3D的数值模拟进行应力应变分析。应用上述两种方法预测支护结构变形和周围土体位移场,进行详细的基坑支护方案设计,同时施工过程中采取变形控制措施。理论计算的支护结构变形、周边土体的位移与实际监测数据相吻合。     

500kV重冰区同塔双回耐张塔设计及试验研究

重冰区同塔双回输电设计是解决重覆冰地区输电走廊资源日益匮乏难题的重要方法,但由于同塔双回导、地线覆冰和脱冰的复杂性,国内外关于此方面的研究十分匮乏。以国内某重冰区500kV输电工程首次采用的同塔双回耐张塔SJB4261为例,分析了重冰区同塔双回塔型的选择。结合铁塔真型试验,基于大量有限元数值计算全面对比分析了铁塔的变形及应力规律。计算表明,由于螺栓滑移效应的影响,数值分析的铁塔位移值均小于实测值,采用梁-杆单元模型能够较好地反映主材应力规律。试验铁塔成功完成预定工况的真型试验,表明重冰区应用同塔双回铁塔是可行的。     

应用多接腿铁塔满应力计算软件的特点

应用多接腿铁塔满应力计算软件的特点东北电力设计院刘彦力，刘树辉１引言输电铁塔、通讯载波铁塔和电视铁塔等都是自立式的三维空间结构。铁塔截面一般为矩形或方形。目前，设计计算三维空间结构的方法有：空间有限元计算方法、子空间迭代计算方法、满应力计算方法等。在...     

基于土体损伤的深基坑支护地表沉降量计算

目前深基坑外部地表沉降量计算均假定土体是理想的原状土，与工程实际不符，不能很好地表征深基坑外部地表沉降,针对此问题，提出了一种改进的深基坑支护地表沉降计算方法。首先，基于损伤土体力学理论，建立了土体损伤模型;然后，基于损伤条件下的土体演变和本构关系，构造了土体损伤条件下的基坑支护地表沉降计算模型。实验测试结果表明，该模型能够很好地描述深基坑工程中支护地表的沉降过程，与工程实践监测结果相符，且证明了土体损伤和地表超载均对基坑支护地表有较大影响。     

特高压输电塔结构动力分析及风振响应研究

特高压输电铁塔具有高度高、体系柔、对水平风荷载敏感的特点。以1000 kV特高压工程实例为研究对象,对输电铁塔进行了自振特性分析,验证了结构布置的合理性,利用随机振动线性滤波器理论模拟生成脉动风荷载,以求出风振系数,并将求出的结果与当前规范计算值进行对比。通过对比可知当前规范计算值无法准确反映输电铁塔的结构特点。将按照不同方法求得的风振系数代入有限元模型进行静力求解,并将得出的主材内力进行对比分析后,提出利用GB5 009—2012《建筑结构荷载规范》求得的风振系数对特高压输电铁塔进行设计计算较为合理、安全。     

500 kV送电线路工程群桩基础的数值模拟分析

利用有限元数值分析软件建立一个群桩-土体体系的有限元模型,同时在理论指导的基础上,对桩周土采用Mohr-Coulomb模型以模拟土体的非线性,桩土接触面则设置了接触单元以考虑桩与土的滑移和开裂,结合某线路实例,根据输电线路中输电铁塔基础的受力特点,进行水平力与下压力以及水平力与上拔力这2种荷载工况下的群桩基础工作性状的分析,得出各根桩大约在桩身深度10 m处所受应力最小。     

基于非线性声弹性效应的输电铁塔螺栓预紧力预测数值分析

基于发展输电铁塔螺栓结构健康监测技术的现实需求,利用非线性声弹性效应,建立了输电铁塔螺栓的有限元模型,并发展了一种基于多物理场耦合的数值迭代算法。首先,考虑输电铁塔螺栓的几何构形特征,建立了预紧力作用下螺栓结构的轴对称二维有限元模型,并考虑预紧力作用下超声纵波的非线性声弹性效应,采用考虑三阶声弹性效应的默纳汉超弹性材料,实现螺栓结构的应力-应变场和声场的耦合求解分析,并进行了试验验证。计算结果表明：预紧力和夹持长度对螺栓结构内部的应力场分布状态有着显著的影响,同时预紧力导致的波速变化和螺栓形变对超声纵波的渡越时间有着双重影响。所建模型和分析方法为基于非线性声弹性效应的螺栓预紧力测量技术提供了数值模拟分析平台,可为相关试验研究和仪器研制工作提供技术指导。     

滑坡区输电铁塔安全性分析与评价

架空输电线路不可避免的要跨越山区地带,很容易遭受到滑坡地质灾害的袭击。位于滑坡区的输电铁塔会发生变形,威胁输电安全。以滑坡区某500 kV输电线路332号铁塔为研究对象,把滑坡作用和三种气象工况组合得到3种综合工况,利用ANSYS对其进行有限元计算,分析构件力学特性,研究3种综合工况铁塔倾斜位移与塔脚位移、最大应力和控制应力间的变化规律。最后,建立了输电铁塔安全性评价模型,用于不同阶段滑坡作用下输电铁塔的安全性评价。结果表明,对滑坡区输电铁塔应以第一道横隔面杆件应力监测为重点,最低温综合工况是最不利工况。研究结果对同类滑坡条件输电铁塔的安全性评估具有参考意义。     

500 kV输电塔线覆冰有限元计算

输电塔线体系中铁塔的纵向不平衡张力是危害输电线路安全稳定运行的重要因素之一。为有效计算由档距、高差和不均匀荷载引起的纵向不平衡张力,应用梁单元和索单元建立了输电铁塔和导线整体单元模型。对输电塔线体系结构覆冰荷载进行有限元计算后得到了铁塔的不平衡张力,分析了铁塔的最大压应力随覆冰厚度的变化,指出了档距差和高差角过大是产生不平衡张力的主要原因,而不平衡张力致使铁塔失稳。复沙Ⅰ线500 kV输电线路的实例计算表明该方法非常有效。     

架空输电铁塔塔身段高度对塔腿承载稳定性的影响分析

通过ANSYS有限元分析软件建立架空输电铁塔塔腿结构模型,分别对8种不同高度塔身段进行塔腿承载稳定性模拟分析.采用牛顿差值法分析模拟所得数据,结果表明对于组立同一结构塔腿,塔身段越高,塔腿承载稳定性越差.针对架空输电铁塔塔身段高度对塔腿承载稳定性的影响分析,可以为架空输电线路铁塔设计提供参考.     

沙湾水电站一期围堰塑性混凝土防渗墙应力变形分析

本文采用平面非线性有限元方法,分析沙湾水电站一期围堰双高塑性混凝土防渗墙的应力变形特性.采用邓肯·张E-B模型模拟土体和塑性混凝土的本构关系,采用Goodman模型模拟墙体与周围土体的相互接触作用,采用改进的Mana方法模拟围堰基坑的逐级开挖过程,采用逐级增量法模拟围堰填筑、防渗墙修建、基坑开挖抽水等整个施工过程.计算结果表明墙体的应力变形具有良好的规律性;推测原墙的破坏主要由于过程控制等因素引起;并对新墙设计提出合理建议.     

输电铁塔刚架模型和桁梁混合模型静态强度及稳定分析

随着电网的快速发展和电压等级的不断提高,对输电铁塔承栽能力及稳定性要求越来越高.本文利用大型有限元分析软件ANSYS建立了输电铁塔的两种模型-刚架模型和桁梁混合模型,对两种模型进行了各种工况下的静态强度分析和特征值屈曲分析,得到各阶构件的稳定系数,对设计铁塔时稳定性的评估提供一定参考.     

一种基于模糊评价的输电铁塔资产损失评估方法

输电铁塔是架空输电线路上最重要的支撑设备,关系着电力系统的稳定运行。输电铁塔的受灾倒伏往往给设备资产带来相应的损失。本文分析了输电铁塔的资产评估因素,利用模糊评价法评估出输电铁塔的资产价值,提出了一种计算输电铁塔资产损失的理论方法。最后,给出案例说明,验证了本方法的可行性。     

基于神经网络的大型输电铁塔损伤识别研究

大型高压输电铁塔结构是我国电能的主要输送模式.近年我国南方遭遇的罕见冰冻灾害,导致大量铁塔倒伏导致重大经济损失,对其进行损伤识别研究已成为亟待研究的领域.应用神经网络理论,选用合理的网络模型和网络参数,提出了大型输电铁塔结构损伤识别的新方法,据此识别结构损伤位置和损伤程度,并以一500 kV输电铁塔为例进行了损伤识别.计算结果表明,该方法可以获得令人满意的识别精度.在结构参数化有限元模型存在误差的情况下,仍然可以获得较好的识别效果,该方法可以推广应用于其他铁塔结构体系的损伤识别.     

110kV输电线路铁塔电场计算及仿真研究

准确计算110kV线路铁塔附近的合成电场强度,可以为110kV线路铁塔的设计布局和环境评估提供参考。本文根据110kV猫头塔实际结构,建立了铁塔附近三维电场计算模型。基于有限元法计算了110kV输电线路铁塔附近的的电场分布,分析了铁塔对其附近电场环境的影响,并讨论了影响电场计算结果的因素。研究结果表明,该方法能够有效地分析110kV输电线路铁塔的电场分布,具有较高的计算精确度,对110kV输电线路铁塔的优化设计具有一定的参考意义和实用价值。     

免护壁人工挖孔桩基础在输电线路上的应用研究

对输电线路人工挖孔桩设置护壁的问题进行研究。根据输电线路人工挖孔桩的成桩特点,利用弹塑性理论对孔壁应力进行分析,推导并提出孔壁稳定性的判据公式,给出免护壁人工挖孔桩的适用范围,得出结论:在强风化岩和中风化岩条件下人工挖孔桩基础可以免护壁;在硬塑黏土条件下,当桩深不大于5 m时,人工挖孔桩基础亦可以免护壁;在可塑黏土中,不论桩的长短,均需要设置护壁。该结论在工程实际应用中取得了良好的经济效益和环保效益。     

输电线路覆冰失效分析

在输电塔线体系的设计过程中,导线和铁塔结构是分开进行设计的.由于对铁塔的纵向不平衡张力缺乏有效的计算方法,通常是根据规程取导线最大使用张力的比例进行校核.然而,不平衡张力是危害输电线路安全稳定运行的重要因素之一,精确计算由档距、高差和不均匀荷载引起的纵向不平衡张力有着重要的意义.文中应用梁单元和索单元对输电铁塔和导线建立整体单元模型,对输电塔线体系结构覆冰荷载进行有限元计算,分析了均匀覆冰荷载下铁塔的极限承载力,对在实测不均匀覆冰荷载下的倒塔失效原因进行了分析,指出了输电线路中的薄弱点,对铁塔提出了提高冰厚等级改造的建议.     

采空区输电线铁塔承载力分析建模及性能评估

随着电网的智能化发展,对输电铁塔不同工况下的承载力性能要求越来越高,煤矿采空区输电线路铁塔基础变形后及扶正过程中的要求更不能忽视。建立了采空区输电线铁塔的ANSYS有限元模型,设计了不同组合荷载工况承载力性能评估的方法,对基础变形后及扶正过程中铁塔的承载力性能进行了分析评估。基于500 k V徐辽线53号变形铁塔说明了该方法,对53号塔基础沉降、大板基础倾斜及设置拉线后3种情况进行了承载力性能分析评估,涉及到不同风速、风向的风力荷载及覆冰荷载的多种组合工况。结果表明:该性能评估方法在采空区输电线铁塔主材应力超限、主材轴力变化及沉降量临界值的评估方面有一定优势,这对采空区输电线路铁塔的承载力及稳定性设计有一定参考价值。