臺風(fēng)荷載作用下110kV輸電塔薄弱部位加固研究.pdf

1、輸電塔線體系作為電能輸送的載體，直接關(guān)系著國家的穩(wěn)步發(fā)展、國民生活的不斷提高。輸電塔線體系當(dāng)中存在著導(dǎo)地線與絕緣子串之間的幾何非線性、輸電塔與導(dǎo)線之間的耦合作用以及輸電塔與基礎(chǔ)的耦合作用;因此，在強(qiáng)風(fēng)作用下，輸電塔結(jié)構(gòu)易發(fā)生振動。這可能造成輸電塔桿件發(fā)生斷裂或者出現(xiàn)殘余變形，甚至使整個結(jié)構(gòu)在強(qiáng)風(fēng)作用下出現(xiàn)倒塌。
　　針對當(dāng)前我國輸電塔風(fēng)災(zāi)倒塔這一嚴(yán)峻現(xiàn)實，本文對輸電塔風(fēng)致破壞的現(xiàn)象進(jìn)行調(diào)研，并結(jié)合ANSYS靜力分析與模態(tài)分析明確1

2、10kV輸電塔風(fēng)致薄弱部位;在此基礎(chǔ)上，采取針對性措施對其進(jìn)行加固，并對所提出的加固方案的有效性進(jìn)行了深入研究。
　　本文的研究工作主要包括以下幾個部分:
　　第一，以有限元軟件ANSYS14.0為研究平臺，研究了輸電塔的有限元建模方法，成功構(gòu)建了ZGU302、ZM1及ZM4這三種類型110kV輸電塔精細(xì)化三維有限元模型;
　　第二，從沿海地區(qū)強(qiáng)臺風(fēng)作用下輸電塔倒塌破壞的現(xiàn)場調(diào)研、110kV輸電塔的ANSYS靜力分析及

3、模態(tài)分析等三方面入手進(jìn)行研究，得到110kV輸電塔在強(qiáng)臺風(fēng)荷載作用下的薄弱部位主要集中在輸電塔塔身中下部。
　　第三，結(jié)合ZGU302、ZM1、ZM4這三種類型110kV輸電塔在強(qiáng)臺風(fēng)荷載作用下的薄弱部位及破壞特點，分別提出了適用于各輸電塔的幾種加固方案，并利用ANSYS靜力學(xué)分析及模態(tài)分析將多種方案進(jìn)行對比，得出各輸電塔的最優(yōu)加固方案:ZGU302輸電塔的最優(yōu)加固方案為方案三:在塔身下部非交叉處添加三個橫隔面，其中塔身下部添加兩

4、個橫隔面，塔身中部添加一個橫隔面，同時，在輸電塔塔身下部抗風(fēng)側(cè)添加次級斜撐;ZM1輸電塔的最優(yōu)加固方案為方案四:在塔身下部第一段正面交叉處添加四個橫隔面，第二段正面交叉處添加三個橫隔面，橫隔面形狀采用新橫隔面形式，同時，在輸電塔塔身第一段抗風(fēng)側(cè)加次級斜撐;ZM4的最優(yōu)加固方案為方案二:在塔身下部第一段交叉處添加三個橫隔面，橫隔面形狀與塔腿橫隔面形狀一致。
　　第四，通過ANSYS動力學(xué)分析得到，ZGU302、ZM1、ZM4三種11

5、0kV輸電塔在分別采用其最優(yōu)方案進(jìn)行加固后，結(jié)構(gòu)最大拉應(yīng)力與最大壓應(yīng)力在一定程度上有所降低;同時，塔身下部面外位移得到了有效的控制。
　　第五，通過輸電塔加固前后屈曲系數(shù)及屈曲模態(tài)的對比得到，ZGU302、ZM1、ZM4三種110kV輸電塔在分別采用其最優(yōu)方案進(jìn)行加固后，屈曲系數(shù)有所提高;通過輸電塔加固前后非線性穩(wěn)定性分析的對比得到，這三種110kV輸電塔在分別采用其最優(yōu)方案進(jìn)行加固后，非線性穩(wěn)定性有一定的提高。從穩(wěn)定性角度，更確