大跨越杆塔弯矩效应研究.pdf

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1、王文明等：大跨越杆塔弯矩效应研究67DOI：10．13905／j．cnki．dwjz．2015．07．025大跨越杆塔弯矩效应研究王文明，曹丹京，徐震，安忠海，田利(1．山东电力工程咨询院有限公司，济南250013；2．山东大学土建与水利学院，济南250002)【摘要】进行杆塔设计时，一般采用空间桁架体系进行内力分析。对于大跨越钢管塔而言，节点刚度较大，宜考虑杆端弯矩的影响。采用大型有限元分析软件ABAQUS，对某大跨越杆塔进行分析，研究了杆端弯矩对基础反力和构件应力的影响。分析结果表明，考虑弯矩效应后，基础最大下压力和最大

2、上拔力变化不明显；对于坡度发生变化的主材，弯矩效应极为明显，考虑弯矩效应后，主材最大应力增大10％～20％。【关键词】大跨越杆塔；弯矩效应；基底反力；应力【中图分类号】TU375．5【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2015)07—0067—03高压输电线路是电能输送的载体，是重要的生命线工杆端弯矩的影响。采用大型有限元分析软件ABAQUS，对某程。随着国民经济的快速增长，发达地区的电力需求与日203m高的直线塔进行分析，研究了固端弯矩对大跨越铁塔俱增。目前国家正处于特高压输电线路的建设进程中，“西支座反力及构

3、件应力状态的影响。电东输”、“北电南送”的能源发展战略正在实施。采用特高1工程概况压输电时，输电线路的工程规模趋于大型化，输电塔高度大采用的分析模型来源于国内某1000kV特高压交流工幅增加，工程造价指标大大提高。当输电线路需要跨过大程，见图1。该工程包含一个黄河大跨越段，长度为3．4km，江、大河时，一般需要架设大跨越输电塔。大跨越输电塔的跨河方式采用耐一直一直一直一耐，共有3基双回路直线塔档距一般超过1000m，甚至超过2000m。大跨越塔高度很和4基单回路锚塔。高度较高的直线塔呼高(呼高指铁塔大，一般超过100m，已建

4、成的舟山大跨越直线塔高度超过底部至下导线挂线点的垂直高度)为134m，总高为203m，变300m。大跨越塔是特高压输电线路的关键部分，一旦发生坡下部坡度均为12。。采用的导线为6XJLHA1／G4A一640／事故，不但会造成巨大的经济损失，还会带来一定的社会影170，地线为OPGW一300。基本风速为32m／s，导线覆冰为响。因此，进行大跨越杆塔设计时，确保其安全性尤为15ram，地线覆冰为20ram。进行杆塔设计时，考虑正常运重要。行、覆冰、断线、安装、不均匀冰、舞动、验冰、验风等工况。目前为止，输电塔一线体系的研究主要集

5、中于静力分为确保大跨越杆塔安全性，采用随机振动理论计算风振系析、动力特性分析和仅考虑几何非线性的非线性时程分数，采用剪力比方法考虑埃菲尔效应。按照国内标准进行析。李宏男等研究了大跨越输电塔的动力特性，岳荷载计算，采用国内通用杆塔设计软件道亨进行设计。茂光等。研究了输电塔在地震作用下的响应。国内外也有一些学者研究了大跨越输电塔在大风或者地震作用下的非线性响应一12]。Albermani提倡对输电塔进行弹塑性分析，通过弹塑性分析可以对输电塔的设计进行修改和改进，从而提高输电塔的性能。通过对某输电塔进行全尺度倒塌试验和弹塑性分析，

6、验证了弹塑性分析的可靠性。王文明等首次对输电塔进行了连续性倒塌分析，研究了应变率、失效应变等对输电塔抗倒塌能力和连续性倒塌过程的影响。然而，目前为止，弯矩对大跨越杆塔设计影响的研究并不充分，一些设计师进行杆塔设计时不确定如何考虑固端弯矩的影响。进行杆塔设计时，国内一般采用TI'A或者道亨软件进行内力计算和选材。这些软件采用的是空间桁架计算理论，单元采用桁架单元，每个节点具有三个平动自由度，忽略弯矩的影响。对于角钢塔而言，各个构件采用螺栓连接，节点刚度较小，分析模型与实际情况较为一致。然而，对于图1大跨越直线塔三维有限元分析模

7、型大跨越直线塔而言，一般采用钢管塔，塔身斜材与主材一般采用相贯连接，刚度较大。理论上而言，单元更接近于梁单2固端弯矩对支座反力影响元。为了确保大跨越输电塔的安全性，进行设计时宜考虑采用大型有限元分析软件ABAQUS软件进行分析，所低温建筑技术2015年第7期(总第205期)有构件均采用梁单元进行模拟，每个节点包含3个平动自由分别增加3．76％和5．81％。对于B腿而言，考虑弯矩效应度和3个转动自由度。按照杆塔设计规范进行荷载组合，计后，竖向力减小了6．99％，两个方向的水平力分别减小了算导(地)线节点荷载，将计算出的导(地)

8、线节点荷载(考7．55％和59．17％。对于C腿而言，竖向力增加了3，45％，虑了结构重要性系数的数值)、道亨软件计算出的塔身风荷两个方向的水平力分别增加了1．o6％和11．90％。采用道载和竖向荷载施加到塔体上，如图1所示，确保与采用道亨亨软件进行分析时，由于采用的单元类型为桁架单元，基