1000kv级特高压输电杆塔结构可靠度研究

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1、1000kV级特高压输电杆塔结构可靠度研究1000kV级特高压输电杆塔结构可靠度研究重庆大学博士学位论文学生姓名:李茂华指导教师:李正良教授专业:结构工程学科门类:工学重庆大学土木工程学院二O一二年四月AnalysisonReliabilityof1000kVUHVACTransmissionTowerAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDoctor’sDegreeofEngineeringByLiMaohuaSupervisedbyPr

2、of.LiZhengliangSpecialty:StructuralEngineeringCollegeofCivilEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApr.2012中文摘要摘要1000kV线路相对于500kV线路,线路输送容量和线路投资提高数倍,对整个电网的安全稳定运行的影响也大幅提高。杆塔结构作为输电线路的直接支撑结构,其安全可靠性直接关系到整个线路的安全可靠性,应如何选取一个合适的值,是一个值得研究的问题。本文针对这一问题,主要开展了如下研究工作:①我国已建的500kV输电线路可靠度分析

3、我国500kV线路的杆塔设计已积累了丰富的工程设计经验,并已形成了较为系统的杆塔结构设计规程,研究500kV输电线路结构可靠度对确定1000kV特高压输电杆塔可靠度具有借鉴意义。首先按目前国际上通用的可靠度计算方法,对我国不同时期的500kV线路杆塔结构方法的可靠度进行了校准,然后调研统计了我国500kV线路倒塔的数量,通过500kV线路杆塔失效的频率推出了其失效概率的大致范围,并由此提出了1000kV特高压线路的可靠度设置水平的建议。②1000kV级特高压杆塔设计方法及目标可靠度取值建议搜集了国内外有代表性的杆塔设计标准及杆塔荷载标准,包括IEC标准、美国

4、导则、欧洲标准,通过一系列的推导,求出各规范的相当安全系数,通过比较相当安全系数的取值,得出了国内外规范的安全度设置水平的定量比值,在此基础上,提出了我国1000kV特高压杆塔的设计方法、控制工况、结构的可靠度设置水平,以及结构重要性系数、风荷载重现期等。③基于矩方法的1000kV级特高压输电杆塔体系可靠度分析采用同时考虑平均风压的随机性和脉动风压的随机过程性及其对结构的随机动力效应的等效随机静风荷载模型,将结构在实际风荷载作用下的可靠度等价于结构在等效随机静风荷载作用下按静力可靠度分析方法确定的可靠度。引入等价极值事件,将体系可靠度简化为各个失效模式的串联

5、体系,并提出对应的等价极值变量。然后采用点估计法求解等价极值变量的统计矩,并根据统计矩信息运用四阶矩可靠度计算方法求解结构体系的可靠度指标及失效概率。针对1000kV级特高压输电杆塔研究表明:矩方法简单、高效,基于随机静风荷载模型将其运用于特高压输电杆塔抗风可靠度分析切实可行,具有重要的理论意义和工程实用价值,可推广应用于实际工程的体系可靠度分析。④1000kV交流特高压真型塔试验及有限元模拟I重庆大学博士学位论文对1000kV特高压真型试验塔开展了有限元模拟分析,提出了考虑次应力影响的方法,验证了局部屈服的试验结果,验证了杆塔结构构件可靠度研究结论。最后,

6、在总结全文的基础上,提出了进一步的研究展望。关键词:特高压输电铁塔,可靠度,随机静风荷载模型,等价极值事件,矩方法II英文摘要ABSTRACTComparedtothe500kVcircuit,thetransmissioncapacityandinvestmentin1000kVcircuitwillimproveseveraltimes.Butit’srequirementofgridtothesafeandstableoperationalsoincrease.Astransmissioncircuitdirectlysupportstructure,

7、safetyreliabilityofpoleandtowerstructuredirectlyrelatedtothesafetyandreliabilityofthewholestategrid.ThesafetyreliabilityshouldbehowtoselectisanissuethatisworthstudyingThispaper’smainlyresearchworkisasfollows:①Reliabilityanalysison500kVtransmissionlinethatChinahasbuiltAboutpoleandto

8、werstructuredesignfor500kV