220kV变电站新型型钢构架结构设计与性能分析

发布时间：2017-08-06 07:23

  本文关键词：220kV变电站新型型钢构架结构设计与性能分析

  更多相关文章： H型钢截面 变电站构架 人字柱截面 有限元分析 结构设计

【摘要】：本文对国内变电站的构架型式和研究成果进行了总结。根据220kV变电站构架荷载特性及结构特点,提出使用H型钢作为人字柱主材以及四跨构架移除端撑的新思路。同时文中对变电构架横梁、地线柱以及避雷针柱进行了设计。四跨构架中的人字柱是构架的最主要构件,对其进行了全面系统的力学性能分析。文中参考变电站常规四跨带端撑构架规格和结构型式,建立新型型钢构架。使用21种H型钢截面和常规圆钢管截面作为人字柱主材,多种截面型号矩形管作为横梁与地线柱主材,多种截面型号锥形管作为避雷针柱主材,通过线性静力分析进行选择。对承载能力进行分析时,建立三种变电构架模型,分别为常规圆钢管截面无端撑四跨构架、常规圆钢管截面带端撑四跨构架和H型钢截面无端撑四跨构架。通过分析三种构架人字柱在平面外和平面内方向的失稳时的荷载位移曲线,对其稳定承载能力进行比较。参考变电构架规范,不要求抗震分析。在动力学分析中按照相近结构适用的规范,采用地震波反应谱及地震波时程分析法,分析四跨构架的抗震能力。文中通过有限元计算分析表明,常规圆钢管截面带端撑构架去端撑后侧向刚度明显不足。人字柱采用H型钢截面的四跨构架在结构强度、构架刚度、整体稳定性以及抗震能力上均较好的满足工程应用的需要。在经济性上,型钢构架优于常规构架。本文结论对今后的变电站钢结构构架的设计和研究方向具有一定的理论价值和实践指导意义。
【关键词】：H型钢截面 变电站构架 人字柱截面 有限元分析 结构设计
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM63
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第1章 绪论16-22
• 1.1 工程背景概况16-17
• 1.2 工程研究的必要性17-18
• 1.3 变电站常规构架研究概况18-20
• 1.4 变电站新型型钢构架研究意义20
• 1.5 拟研究内容及创新点20-22
• 第2章 新型型钢变电构架设计22-29
• 2.1 工程背景和设计依据22
• 2.2 荷载条件22-25
• 2.2.1 计算原则23
• 2.2.2 挂线点荷载23-24
• 2.2.3 风荷载24-25
• 2.3 型钢构架设计分析25-27
• 2.3.1 新型型钢截面构架设计分析25-27
• 2.4 总结27-29
• 第3章 新型型钢构架静力性能分析29-55
• 3.1 线弹性静力学有限元理论29-30
• 3.1.1 ANSYS线弹性分析单元29-30
• 3.1.2 线弹性屈曲分析理论30
• 3.2 四跨构架有限元模型建立30-31
• 3.3 人字柱型钢截面的选择和分析31-41
• 3.3.1 截面规格的选择31-32
• 3.3.2 风荷载最不利方向分析32
• 3.3.3 型钢截面规格和型式分析32-40
• 3.3.4 工程手算方法验算40-41
• 3.4 型钢构架柱柱头节点静力学分析41-49
• 3.4.1 连接节点设计原则与荷载整理41
• 3.4.2 型钢截面人字柱实体模型设计41-42
• 3.4.3 人字柱整体Von-Mises应力分析42-49
• 3.5 其他构件截面计算及整体构架性能分析49-53
• 3.6 经济性对比53
• 3.7 结构创新和特点总结53-54
• 3.8 结论54-55
• 第4章 新型型钢构架非线性稳定分析55-64
• 4.1 非线性静力学分析理论55-56
• 4.2 圆钢与型钢截面人字柱构架非线性分析56-63
• 4.2.1 模型与非线性分析内容56-58
• 4.2.2 覆冰递增荷载非线性分析58-61
• 4.2.3 大风工况非线性分析61-63
• 4.3 结论63-64
• 第5章 新型型钢构架动力性能分析64-92
• 5.1 ANSYS动力学分析理论64
• 5.2 四跨构架模态分析64-67
• 5.3 地震反应谱分析67-71
• 5.3.1 谱分析基本条件69
• 5.3.2 谱分析结果69-71
• 5.4 地震波时程分析71-89
• 5.4.1 时程分析法与基本条件71-72
• 5.4.2 固有工况下地震波时程分析72-89
• 5.5 滞回曲线分析89-91
• 5.5.1 滞回曲线理论基础与加载方式89-90
• 5.5.2 滞回曲线分析90-91
• 5.6 结论91-92
• 第6章 总结与结论92-94
• 6.1 设计分析结论92
• 6.2 力学分析结论92-93
• 6.3 需进一步研究的问题93-94
• 参考文献94-97
• 附录97-98
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况98

【参考文献】

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本文编号：628953