750kV高压三角形输电塔的静力设计和优化

发布时间：2017-05-04 01:10

  本文关键词：750kV高压三角形输电塔的静力设计和优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前,我国高压输电线路一般采用四边形截面铁塔,铁塔的优化设计也主要是针对铁塔基础根开、构件布置方式、钢材尺寸、杆件材料等进行,对于铁塔横截面形式的优化设计及研究相对来说比较少见。相比于截面为四边形的铁塔,三角形铁塔风阻小、占地面积小、结构平面稳定、节省材料、自重轻等优点十分突出。但是目前,我国对于三角形铁塔的研究还很少,少量研究主要是针对三角形钢管通讯塔和低电压小型角钢输电塔,对于750kN高压三角形输电塔的理论研究、设计和制造在我国基本还没有开展。因此,对高压三角形断面输电塔在多种荷载工况下进行受力性能研究有着重要的创新意义和工程实用价值。本文的理论依据为空间梁单元有限元方法,通过空间结构有限元分析软件SpasCAD,建立新型三角形断面输电塔模型,选取最大风速(27m/s)、90°风向、无冰、未断线;最大风速(27m/s)、-90°风向、无冰、未断线;最大风速(27m/s)、0°风向、无冰、未断线;覆冰(20mm)、10m/s风速(0°风向)、未断线;无风、覆冰(10mm)、断一相导线、地线未断五种工况对输电塔进行了计算分析,得到塔架在不同设计荷载下的应力和变形等参数。最后通过分析铁塔的应力分布特点,找出最不利工况和较危险杆件,分析造成杆件失稳破坏的原因,并通过在主材和斜材中间增设辅助杆的方式对铁塔结构做出优化。然后将计算出的杆件应力和变形与优化设计前进行对比,发现设置辅助杆对三角形输电塔抗失稳能力的提高十分有效,并且优化前失稳破坏的杆件在优化后均处于安全状态。优化设计后结构承载力和整体稳定性有所提高,强度、刚度及稳定性满足现有规范的要求。本文通过分析不同工况对三角形输电塔结构应力分布和位移大小的不同影响,研究了三角形铁塔结构的受力特性,给出了相应的设计和选材参数,对三角形输电塔的理论研究和工程应用具有一定的指导意义。
【关键词】：三角形断面输电塔 风荷载 覆冰荷载 稳定性 应力
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM753
【目录】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 研究背景及意义8
• 1.2 国内外研究现状8-10
• 1.3 本文主要研究内容及拟解决的关键技术10-12
• 1.3.1 研究内容10-11
• 1.3.2 拟解决的关键技术11-12
• 第二章 三角形断面输电塔结构建模12-16
• 2.1 输电杆塔结构简介12-13
• 2.2 空间结构建模软件SpasCAD简介13
• 2.3 三角形断面输电塔三维建模13-15
• 2.4 本章小结15-16
• 第三章 三角形输电塔结构荷载计算16-31
• 3.1 输电塔荷载类型16-18
• 3.1.1 风荷载16-17
• 3.1.2 覆冰荷载17-18
• 3.1.3 断线荷载18
• 3.1.4 荷载组合18
• 3.2 各工况荷载计算18-30
• 3.2.1 工况一19-22
• 3.2.2 工况二22-24
• 3.2.3 工况三24-26
• 3.2.4 工况四26-28
• 3.2.5 工况五28
• 3.2.6 各工况荷载设计值汇总28-30
• 3.3 本章小结30-31
• 第四章 三角形输电塔结构有限元计算结果分析31-55
• 4.1 杆件内力情况31-47
• 4.2 杆件变形情况47-54
• 4.2.1 结构静力位移47-53
• 4.2.2 结构挠度53-54
• 4.3 本章小结54-55
• 第五章 三角形输电塔结构优化及验算55-65
• 5.1 输电塔结构优化设计55-56
• 5.2 优化设计前后结构受力性能对比分析56-64
• 5.3 本章小结64-65
• 第六章 结论与展望65-67
• 6.1 主要结论65
• 6.2 研究展望65-67
• 参考文献67-70
• 致谢70

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