输电铁塔螺栓连接结构健康监测技术进展与展望

输电铁塔的局部螺栓连接结构在服役过程中,受到环境静/动载荷的作用,会发生预紧力减小或松动等故障,降低整体输电铁塔结构的承载能力.因此发展输电铁塔螺栓连接结构健康监测技术对电网输电塔线体系的安全可靠运行具有重要意义.对螺栓连接结构的典型结构健康监测技术研究进展进行综述,包括基于动力学理论、导波理论、声弹性效应和计算机视觉...     

有限元模型对输电铁塔力学分析的影响

以某110kV猫头型输电铁塔为例,利用ANSYS分析软件对输电铁塔的刚架模型和桁梁混合模型进行力学分析,得出2种模型对输电塔杆件应力和变形的影响规律;研究表明,2种模型所计算的最大综合位移值和最大综合应力相差较小,且发生最大综合应力极值的工况和杆件部位相同;实践证明,在同一工况下,桁梁混合模型结构设计较之刚架模型安全。     

角钢塔连接螺栓考虑预紧力的拉剪计算方法研究

角钢塔普通螺栓施工过程中规定了其施工紧固扭矩的下限值,但在抗剪设计时没有考虑施工紧固扭矩所产生的预紧力对其抗剪承载力的影响,计算表明目前的紧固扭矩值会使得设计偏于不安全。结合钢结构基本原理推导了输电塔普通受剪螺栓在预紧力作用下的抗剪剩余承载力比的计算方法,并结合精细化数值模拟论证了预紧力对普通螺栓抗剪承载力的影响。研究表明,预紧力越大,螺栓的抗剪承载力削弱越明显,近似呈二次抛物线关系;最终依据预紧力和抗剪承载力之间的关系,推荐了输电塔普通抗剪螺栓的紧固扭矩值,为工程设计提供了设计依据。     

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%。     

基于ANSYS的110kV输电铁塔有限元分析

以湖北区域某风电场的１１０kV 输电线路铁塔为研究对象,利用大型有限元分析软件 ANSYS建立铁塔的整体有限元模型.对铁塔进行静力学分析得到其整体变形和应力分布结果,模态分析得到其前６阶的共振频率与模态振型,屈曲分析得到其发生失稳时的部位,为铁塔的初期设计及后期加固提供了理论依据.     

基于UEL的水电机组导轴承支架非线性连接模态特性分析

模态分析是水电机组故障诊断的重要方法,但其传统方法缺少对接触部分非线性接触的模拟手段,直接影响模态分析的准确性,也无法对链接部位的失效过程及趋势进行分析。该文基于用户自定义单元子程序接口（user-defined element subroutine interface,UEL）,建立了结合部三维非线性专用分析单元模型。推导所提模型有限元格式的基本方程,获得表征材料非线性特性的本构关系;给出螺栓连接的固定结合部的静态分析,以及立式水轮发电机导轴承支架的模态分析算例;给出导轴承支架的支臂末端螺栓连接变刚度计算的工程应用实例。实验与仿真对比结果表明了建立的UEL三维非线性接触分析专用单元模型的正确性;连接失效分析表明了随着导轴承支架接触刚度的下降,会在整机模态频率计算中引入新的频率段这一结果的重要性。     

基于塔一线体系的输电塔覆冰加固有限元分析

为了解决输电线路覆冰后输电塔荷载增加引发的倒塔等问题,以国内南方某山区500 kV线路为例,建立了塔-线体系有限元模型,在对塔-线体系进行覆冰有限元分析确定薄弱环节的基础上,有针对性地加固改造并对其进行了抗风能力评估.分析结果表明,在确定输电塔薄弱环节的基础上,采用组合截面构件加固,通过逐次加固的方法有利于有效提高线路...     

特高压输电钢管塔插接法兰节点焊接热效应

基于热弹塑性耦合分析理论,采用有限元数值模拟的方法,分析了特高压钢管塔插接环焊法兰节点的焊接热效应影响.结果表明,采用有限单元法分析焊接非线性热传导问题是适宜的;焊接的高温融熔作用将导致材料不可逆的塑性变形,冷却后在焊缝附近出现颈缩现象,钢材脆性增加;受焊缝及其附近区域温度场的影响,构件冷却后在焊缝附近形成焊接残余应力影响区;根据1 500℃焊接温度,30℃常温边界的Q345钢材计算结果,最大轴向残余应力达设计屈服强度(345 MPa)的44％,深度影响区约为4倍焊角尺寸的范围.     

输电铁塔计算模型分析

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。     

输电杆塔结构的非线性有限元设计分析

结合输电直杆塔计算机分析现状，介绍一种计算机有限元分析方法，其前处理简单，能处理多种塔型，且能自动组材。     

黄土边坡输电线路杆塔合理位置分析

随着我国西电东送等输电工程的实施,越来越多的输电线路杆塔需要建立在黄土边坡上。杆塔位置的不同,会对边坡稳定性带来不同的影响。本文结合西宁市黄土地区工程实例,从极限平衡分析和有限元分析两方面阐述了杆塔合理位置的计算过程。同时为了考察边坡形态对杆塔合理位置的影响,通过计算不同坡高和坡度组合下黄土边坡的安全系数,得到杆塔合理位置与坡度、坡高之间的变化规律。     

尼尔基水轮发电机主轴联轴螺栓强度优化

水轮发电机主轴联轴螺栓是水轮发电机重要的联接部件。本文说明，利用先进的有限元应用软件ANSYS，充分考虑到结构的接触和摩擦非线性行为，使用ANSYS的APDL脚本语言编制参数化程序，设计和优化主轴联轴螺栓。     

导线舞动时输电铁塔承载性能及破坏模式分析

为确定舞动荷载作用下杆塔受力及破坏模式,分别建立了500 kV舞动事故线路段连续7档导线—绝缘子模型和塔线体系模型,采用驻波法作为导线舞动激励,计算了不同工况下的导线张力、挂点不平衡张力和垂直荷载。当耐张塔两侧导线不发生一阶舞动时,导线舞动幅值相对较小,产生的纵向不平衡张力小于设计规范规定的断线张力,耐张塔不会发生破坏。发生一阶舞动时,不平衡张力超过断线张力取值,舞动相横担下截面斜材首先会出现应力超限情况,从而导致横担发生破坏,分析确定的铁塔破坏模式与现场破环形式一致。塔线模型与导线—绝缘子模型计算得到的导线张力和不平衡张力峰值较为接近。双挂点塔线模型计算得到的横担主材轴力与单塔模型基本一致,斜材轴力相差约0.2%、8%和2%。     

拉线式输电塔初始状态下预应力的分布研究

针对拉线式输电塔在安装、运行过程中的受力特点,将初始状态的概念引入拉线式输电塔的受力分析中,利用有限元基本原理,推导出基于双重非线性的杆单元刚度矩阵,建立了拉线式输电塔的有限元平衡方程。利用ANSYS软件建立输电塔的索梁桁混合单元的非线性有限元模型,计算出拉线式输电塔初始状态下预应力的分布,最后通过模型试验验证了数值分析结果的正确性。     

特高压输电杆塔动力特性分析快速建模研究

特高压输电杆塔经满应力结构受力分析后,通过接口程序生成ANSYS杆塔模态分析命令流文件可快速完成建模并分析其动力特性。以1 000 kV特高压酒杯型直线塔为例,给出快速建模分析方法的基本流程,阐述建模中的要点处理,进行快速建模和动力特性分析,使之在特高压输电杆塔设计中发挥更大的作用。