高压角钢输电塔抗风稳定性分析及其加固研究

发布时间：2020-05-23 22:11

【摘要】：随着我国电力建设的迅速发展,电力系统作为国家建设和人民生活的重要组成部分,其安全问题直接影响着社会的和谐发展。大型的电网事故,不但会使国家蒙受巨大的经济损失,还存在引发社会混乱的隐患。近年来,我国电网系统有许多输电线塔发生了倒塔事故,造成了极大的经济损失,其中风灾是导致输电塔倒塌主要因素。要解决这一问题,最理想的办法当然是将这些旧塔推倒,重建新塔。但重新设计输电线路并建立新塔,不仅耗资过大、施工周期过长,且通常需要停电施工,实施难度非常大。因此,研究如何采取行之有效的方法对老旧的在役输电塔进行加固,加强旧塔的工作性能以提升其抵御灾害的能力,是非常有必要的。对此,本文以《运行中的输电线路杆塔加固技术研究》项目为依托,以有待加固的塔型中较为典型的塔型——单回路110kV直线型杆塔ZGU3塔为研究对象,对其开展了一系列的力学性能分析和加固研究。本文的主要研究工作包括以下几个部分:(1)采用有限元分析软件ANSYS的参数化设计语言APDL,研究了输电塔的有限元建模方法,对ZGU3塔建立了精细化三维有限元模型。(2)采用ANSYS对ZGU3塔在4个工况下的特征值屈曲分析和非线性屈曲分析进行研究。根据非线性屈曲分析结果,得到输电塔结构在各工况下的极限风速。通过查看和提取分析结果,获得输电塔结构各个工况下的薄弱部位。结合特征值屈曲分析结果所得的薄弱部位发现,本文研究的ZGU3塔的薄弱杆件主要集中在塔身下部的主材。(3)采用一种由钢板、抱箍夹具和高强螺栓组成的加固装置对输电塔结构的薄弱杆件进行加固。采用ANSYS模拟该加固方法的受力特性。通过对共计12根试件的有限元模拟结果,与试验结果对比验证有限元方法的有效性。在此基础上,将该加固方法应用于ZGU3塔的薄弱主材构件,分析其加固效果,并研究了加固钢板的宽度、厚度、屈服强度及加固钢板与原塔材间的初始间隙等因素对加固效果的影响。(4)采用基于边缘屈服准则的临界应力计算公式获得加固构件的等效屈服应力。采用ANSYS对该公式的准确性进行了反复对比验证。将由公式获得的加固薄弱杆件的等效屈服应力用于输电塔结构的非线性屈曲分析,得到输电塔结构加固后的极限风速和薄弱杆件,并与原结构进行对比。
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图 1-1 #11 塔倒塔现场图 1-2 #5 塔倒塔现场Fig.1-1 Scene of collapsed #11 tower Fig.1.2 Scene of collapsed #5 tower图 1-3 #17 塔倒塔现场图 1-4 31#塔倒塔现场Fig.1-3 Scene of collapsed #17 tower Fig.1-4 Scene of collapsed #31 tower为解决这一问题，最理想的办法当然是将这些旧塔推倒，重建新塔。但重新设计输电线路并建立新塔，不仅耗资过大、施工周期过长，且通常需要停电施工，，实施难度非

【参考文献】