地层移动情况下输电塔架极限承载力的数值计算及防控措施

采用有限元分析软件ANSYS,对钢管角钢组合型输电塔进行了地层移动下的极限承载力分析,根据位移加载数值计算方法,计算了输电塔架的极限承载力。计算结果表明,输电塔架单支座沉降很严重。为增强铁塔自身的抗地表变形能力,除需加大靠近塔腿处的杆件强度外,变坡度处的横隔杆件也应加强,并提出了杆塔基础沉降的防控方案。     

输电塔线体系非线性地震反应分析

地震对输电塔线的安全运行产生了威胁。选择输电线路工程中常用的5A-ZM4猫头塔为研究对象,利用ANSYS软件建立两塔三线输电塔线体系有限元模型,计算塔线体系的自振频率和振型并分析影响其动力特性的主要因素。选用天津波、EI-Centro波、上海人工波3条典型地震波,通过调整加速度峰值的方法研究塔线体系的位移响应非线性行为以及弹塑性极限状态。分析结果表明,强震作用下塔线体系进入非线性极限状态时,塔顶最大位移主要集中在H/200~H/100（H为塔高）之间;塔身第2至第3横隔之间杆件将率先进入弹塑性极限状态,产生较大塑性变形,使体系表现出较强的非线性特征。     

考虑SSI效应的输电铁塔抗风稳定性优化分析

输电铁塔地基由混凝土浇筑而成,并非刚性,因此考虑弹性地基对输电铁塔风振响应的影响,采用线性滤波法模拟脉动风,通过Midas有限元软件分析500kV输电线路工程典型设计中的酒杯塔(5B-ZM2)在静力风载荷激励下的非线性稳定性及动力风荷载激励下的瞬时状态变化,并依据规定位移准则及位移相等准则,判定输电铁塔的动态失稳。结果表明,考虑土-结构相互作用(SSI效应),输电铁塔自振周期增大,脉动风对输电铁塔线体系稳定性影响更加显著,抗风性能降低25%。     

输电铁塔结构系统极限承载力及可靠性研究

用弹－塑性和半弹－塑性单元失效形式模拟结构系统中的拉杆和压杆,用增量载荷法结合有限元重分析技术计算结构系统的失效模式和极限承载力,并提出了一种有效的工程优化准则用于枚举结构系统的主要失效模式。该算法是一种对输电铁塔结构系统进行极限承载力和可靠性分析的较方便的方法。     

高耸变截面输变电塔架结构振动分析

分析高耸变截面输变电塔架结构的动力特性以及对于灾害的预防措施.通过对塔架结构的简化模型分析,建立并求解结构动力学平衡方程,从而得出动力特性数学表达.计算推导公式较为准确地模拟了塔架结构的受力状态,推导结果也基本反映了塔架的动力特性:随高度的增加其振动频率逐渐减小,并且这种变化呈增大趋势.设计和施工时应充分分析塔架结构的动力特性,尤其是在地震频发和风荷载较大地区,提出合理的结构处理措施,利用或者减小动力特性对高耸变截面塔架结构的影响,使塔架结构更加安全.     

高压输电铁塔地震时程响应分析

为研究不同输电铁塔模型在地震作用下的响应,运用ANSYS建立1D2-SZ2型铁塔刚架和梁桁三维模型,通过模态分析得到结构阻尼系数,选取2种不同自然地震波,采用地震波x方向和y方向加速度单向输入和时程分析法得到铁塔在7.1和6.9度烈度下的节点位移和塔材应力。结果表明:刚架模型与梁桁模型相比,在地震作用下塔顶节点位移响应趋势和最大位移值相差不大,主材应力偏大,斜材应力偏小,辅材最小应力位于塔身;地震波x方向输入时,最大位移值出现在梁桁模型,y方向输入出现在刚架模型;铁塔在两种地震波作用下,最大应力均位于塔身主材,但应力值都未超过材料屈服极限。     

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.     

超高压输电线路沉陷区输电铁塔安全性评价

以徐连输电工程沉陷区上输电线路为背景,分析了输电线路经过地区的煤炭开采状况.以输电铁塔内典型杆件失稳破坏时的支座位移作为判断塔架是否安全的标准,得到了沉陷区输电杆塔抵抗地表变形的能力,并将其作为铁塔变形的允许值:根据沉陷区地表变形预计结果,对位于沉陷区的输电线路的安全性进行了评估.分析表明,老采空区地表变形对输电铁塔安...     

风载作用下输电铁塔的动力响应

介绍1种评估风载作用下耦合输电线路铁塔动态特性的方法.为此,建立了输电塔线体系在风载作用下动力响应的评估标准,并利用有限元模拟进行分析,结果表明,该能量评估标准能有效地检测结构动态特性.模拟结果表明,能量标准对大规模输电铁塔在强风载作用下的性能评估是非常有效的.     

输电铁塔等效缩尺模型风洞倒塌试验研究

输电铁塔作为典型的风敏感高耸结构,在强台风等极端天气中面临着结构失稳甚至倒塌的风险。为研究铁塔的风致响应及倒塌机理,本文开展了输电铁塔等效缩尺模型的风洞试验。通过研究模型在横向风荷载作用下发生局部杆件形变直至倒塌的整个破坏进程,分析了模型局部结构力学响应特性以及底部主材轴向受力分布情况,得到了风荷载作用下输电铁塔的结构薄弱点和主材轴向受力变化规律,并利用有限元仿真软件进行对比计算分析。结果表明,在横向风荷载作用下输电铁塔主材容易受到不均匀的轴向压力,增加了金属疲劳的概率,严重时会导致铁塔倒塌;输电铁塔塔身中下部主材在单向风荷载的作用下将会出现极大应变,对部分主材杆件进行补强加固能够有效增强铁塔抗风能力。     

大跨越输电塔动力特性

大跨越输电塔-线体系是一种复杂的空间塔线耦联体系,体系动力特性计算中由于导、地线的振型密集,输电塔的振型难以辨清。在对大跨越输电塔-线体系的动力特性研究中,采用白噪声激励体系,得到输电塔耦合了导、地线的响应;利用振动模态识别技术,可得到输电塔耦合了导、地线的低阶模态。以多条输电线路工程中不同类型、不同高度输电塔为原型,建立空间有限元模型,利用振动模态识别技术提取出大跨越输电塔-线体系中塔架结构的第1 自振周期及其振型,得到适用于大跨越酒杯塔和大跨越干字型塔的第1 周期近似计算公式。对工程实例的仿真分析表明,该公式能比较准确地反映大跨越输电塔-线体系的动力特性,值得推广应用。     

新旧荷载规范对输电塔风振的影响

为分析新荷载规范关于风荷载方面的修订对输电塔结构风振的影响,采用线性滤波法并考虑空间相关性对某一特高压输电塔的风速时程进行数值模拟.采用有限元法分析输电塔的动力特性,对比了由于新荷载规范湍流度的提高对输电塔结构位移响应和加速度响应的影响.根据模拟结果按定义式计算结构的风振系数,并同新旧荷载规范中的风振系数计算表达式计算的结果进行对比.结果表明,由于新荷载规范对10 m高度名义湍流度和峰值因子有较大提高,而钢结构的阻尼比不变,在新规范规定下结构的风振响应增大20％左右,而风振系数在各高度处均有不同程度的提高.     

钢管组合大跨越输电塔导地线耦合效应研究

利用ANSYS软件建立了跨越珠江铁桩水道的220kV钢管组合大跨越输电塔线体系的空间数值分析模型。通过对实际工程进行环境振动测试,识别出输电塔耦合导地线的振动模态,验证了输电塔线体系有限元模型和理论计算的正确性。从动力特性和地震反应方面研究了单塔和塔线体系的动力特性和地震响应特点,分析得到关于输电塔导地线耦合效应的初步认识,进一步揭示了导地线对输电塔的耦合作用规律。研究表明,悬挂的导地线不仅具有质量效应,同时在线路的纵向和侧向还施加了一定的刚度效应。地震反应分析中可知导地线对输电塔具有一定的减震效应,并指出导地线的减震效应是否具有普遍性,还需要进一步研究。上述研究对类似输电塔的抗震、抗风设计有一定参考意义。     

输电铁塔强震抗灾能力分析

为评价输电铁塔在强震作用下的抗灾能力,以实际地震记录作为地震输入,采用直接动力法分析了1基500 kV双回路典型铁塔在地震作用下的承载能力。分析结果表明：在基本设防烈度下,典型杆塔的地震作用荷载效应一般低于非地震作用的荷载效应,具有较好的抗震能力;在强震情况下,地震作用的荷载效应超出了杆塔的承载和变形能力。对于大跨越等抗灾能力要求很高的输电线路杆塔,建议设置更高的抗震设防目标,考虑强震作用下抗震性能设计;同时,对于横担悬臂较长的杆塔,抗震验算时应考虑竖向地震作用的影响。     

特高压交流同塔双回输电塔地震模拟振动台试验

为了分析地震作用下导、地线质量对特高压输电塔动力特性及其地震反应的影响,进行了特高压输电塔模型的地震模拟振动台试验。以某特高压输变电工程为背景,依据振动台试验相似理论,严格模拟了1 000kV特高压交流同塔双回输电塔,进行了不锈钢塔架模型的设计与制作。同时,针对地线及8分裂导线进行了相应的简化,制作了8个等效集中质量块悬挂在绝缘子下端用以模拟导地线质量。选取4种不同类型的地震动输入,针对单塔及单塔悬挂集中质量进行了8度罕遇烈度下的动力响应测试。试验发现,输电塔地震反应受所选地震激励类型影响较大;悬挂集中质量块后该型输电塔顺线路方向自振频率降低了5.7%,横线路方向自振频率降低了3.9%;单塔悬挂集中质量块后地震反应有所降低。导、地线质量的存在降低了输电塔的地震响应。     

“D”型截面复合材料塔头输电塔结构特性研究

输电塔主材改用复合材料,可有效减少输电线路占地,并减少电气间距达到压缩走廊的目的。复合材料区别于角钢,可以使用 “D”字型截面,提高了截面惯性抵抗矩。对各规格复合材料构件的截面进行了有限元分析,计算得到了截面特性参数。以某110 kV塔头复合材料塔为工程背景,建立了有限元模型,获得了其自振特性并与传统角钢塔做了对比,分析了参数不同的原因。使用基于时域法的风振系数计算,对位移均方根值、位移平均值、加速度均方根值的分布特点进行了研究,计算了各高度处的风振系数,并将结果与我国规范的取值进行了对比,结果可作为复合塔抗风设计的参考。     

国内外规范输电线路铁塔风荷载特性对比

输电铁塔属于风敏感结构,风与结构的相互作用十分复杂,风荷载是设计的主要控制荷载。随着涉外工程的增多,准确把握国外规范的风荷载取值成为铁塔设计的关键一步。首先对国际上通用的输电线路设计规范（包括ASCE 74-2009、IEC 60826及BS EN 50341）中关于铁塔风荷载的计算原理进行梳理和分析,得到了一套完整的铁塔风荷载计算方法。以某一典型的输电铁塔为研究对象,分别按照国外规范计算得到了塔身和横担的风荷载,分析了结构各层的风荷载分布特点,并与我国规范的计算结果进行对比研究。通过研究,揭示了国外规范计算铁塔风荷载的特点,结果可作为输电铁塔抗风设计的参考。     

500kV新崖门大跨越输电塔结构设计

介绍了500 kV 新崖门大跨越输电塔的工程概况。给出了大跨越输电塔静力计算的设计原则,比较了大跨越输电塔有电梯井筒与无电梯井筒时的动力特性,分析了新崖门大跨越与原崖门大跨越之间的刚度差异,计算了大跨越输电塔的风振系数。给出了大跨越输电塔的节点构造、地脚螺栓、休息平台以及走道等细部设计。大跨越输电塔的设计方法可以作为同类大跨越输电塔的设计参考。     

±800kV特高压直流输电杆塔结构的动力特性研究

±800kV特高压直流输电线路的直线塔、耐张塔为研究对象,采用SAP2000进行有限元建模,开展动力特性分析,得到杆塔结构的自振周期和振型;并与以往输电杆塔结构第一自振周期的简化计算方法进行比较和分析,提出典型特高压输电线路杆塔结构自振周期的计算方法,为正确计算该杆塔结构的风振系数及风荷载提供依据。