【摘要】：電力產(chǎn)業(yè)作為保證經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè),保障其安全穩(wěn)定的運行以及供電的可靠,對于國計民生顯得十分重要。大跨越轉(zhuǎn)角輸電塔作為遠(yuǎn)距離輸電線路中的重要組成部分,其能否在各種荷載作用下,保持結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度以及穩(wěn)定性,關(guān)系到整個輸電網(wǎng)絡(luò)的安全運行。本文以220kV轉(zhuǎn)角輸電塔為研究對象,首先利用ANSYS有限元軟件先后建立了單塔、三塔兩線的轉(zhuǎn)角塔線體系模型,并對兩者進(jìn)行模態(tài)分析,得到相應(yīng)的自振頻率和振型。研究表明轉(zhuǎn)角塔線體系的自振頻率十分密集,且扭轉(zhuǎn)振型較少發(fā)生,其頻率也比單塔的扭轉(zhuǎn)頻率低。然后對轉(zhuǎn)角輸電單塔在大風(fēng)工況、覆冰工況和斷線工況下的靜力強(qiáng)度進(jìn)行分析,研究了各種工況下的位移響應(yīng)、Mises應(yīng)力以及每根主材的節(jié)點位移、單元軸向應(yīng)力,發(fā)現(xiàn)主材的節(jié)點位移會隨其高度的增加而變大,Mises應(yīng)力的最大值多出現(xiàn)在27m高度處,此處是構(gòu)建主材時其傾斜度發(fā)生改變的位置。在大風(fēng)工況下,風(fēng)向角在0-90°之內(nèi)時,同主材同高度處的節(jié)點位移和單元軸向應(yīng)力會隨風(fēng)向角的增加而變大。在覆冰工況下,主材的節(jié)點位移相差明顯,單元軸向應(yīng)力的差值會隨風(fēng)向角的增加而變小。在斷線工況下,節(jié)點位移差值會隨高度增加而減小,不同的斷線情況下,主材的單元軸向應(yīng)力會發(fā)生拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的相互轉(zhuǎn)變。在運用MATLAB軟件采用諧波合成法模擬出穩(wěn)態(tài)風(fēng)荷載后,對輸電單塔和轉(zhuǎn)角塔線體系進(jìn)行風(fēng)振響應(yīng)分析。研究表明,在塔線體系中輸電塔產(chǎn)生了順風(fēng)向的彎曲和扭轉(zhuǎn)振動,節(jié)點的橫向位移時程會圍繞著位移均值上下波動,節(jié)點的縱向位移均值會隨節(jié)點高度的增加而變大,其內(nèi)側(cè)的縱向位移均值大于外側(cè)。最后對單塔進(jìn)行了地震的反應(yīng)譜分析和時程分析,輸電塔的應(yīng)力最大值和位移最大值會隨地震烈度的增加而變大。在相同的地震烈度下,45°方向的地震激勵會比橫向和縱向的地震激勵造成的應(yīng)力值和位移值大。輸電塔頂端節(jié)點位移變化趨勢受到地震波加速度的影響,會有急速增大到位移最大值后慢慢變小的收斂過程。
【圖文】：

為了使電能的供應(yīng)可以滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，國家先后提出“西電東送”、“北電南送”等戰(zhàn)略來解決能源分布的不均衡性問題。作為保障經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展步伐已經(jīng)逐漸加快。為了保證電網(wǎng)安全安全而穩(wěn)定的運行并且可靠的供電，對于國計民生顯得十分重要。因此，大跨越輸電塔作為高壓輸電線路中的重要組成部分，其能否在各種荷載的作用下，不發(fā)生大的變形并且可以保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，關(guān)系到整個輸電網(wǎng)絡(luò)的安全運行，更是直接關(guān)系到人民的生命財產(chǎn)安全。所以對輸電塔進(jìn)行研究對保證日常生活安定和社會發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實意義。輸電鐵塔按照結(jié)構(gòu)特點和組合的方式[1-3]，可以分為自立式輸電塔和拉線式輸電塔兩種形式，如圖 1.1 所示。對于拉線式輸電塔，其能否在各種荷載的激勵下保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，主要在于與地面基礎(chǔ)相連接的拉線所能承受的拉力大小。對于自立式輸電塔[4]，它的平衡穩(wěn)定主要看四個塔腿的深基礎(chǔ)。通過兩種結(jié)構(gòu)的對比可知，自立式輸電塔相比于拉線式輸電塔而言，具有占地面積少，結(jié)構(gòu)桿件空間組合樣式豐富的特點。在實際的工程應(yīng)用中，，自立式輸電塔具有更強(qiáng)的空間整體穩(wěn)定性。因此，現(xiàn)階段電網(wǎng)工程建設(shè)中，自立式輸電塔結(jié)構(gòu)應(yīng)用更加廣泛。

a) 輸電塔大風(fēng)受損 b) 輸電塔地震受損圖 1.2 輸電塔受損情況Fig. 1.2 Damage of transmission tower1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 輸電塔的風(fēng)荷載研究現(xiàn)狀人類對風(fēng)荷載的研究可以追溯到 18 世紀(jì)。Smeaton 等于 1759 年提出在設(shè)計建筑物時應(yīng)該考慮風(fēng)荷載[9]，但在當(dāng)時，人們對風(fēng)荷載的了解并不深刻，因此并未引起人們對風(fēng)荷載足夠的重視。1879 年的特橋事件終于使得人們意識到自然風(fēng)對建筑物的影響，從此對風(fēng)的研究才真正開始進(jìn)行[10]。在風(fēng)的研究歷程中，存在著重大性的改變。在研究之初以及后來的很長一段時間，研究人員一直運用靜荷載來替代風(fēng)的作用，直到 1940 年著名的塔科瑪大橋事件發(fā)生之后，人們才終于認(rèn)識到風(fēng)荷載對建筑物產(chǎn)生的是風(fēng)振作用。二十世紀(jì) 60 年代初期，Davenport[11-13]荷載和風(fēng)振響應(yīng)的過程中引入了概率統(tǒng)計方法，并且提出了陣風(fēng)
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM75

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2633504