输电线路电杆的有限元分析及基础的结构优化

发布时间：2017-03-31 01:16

  本文关键词：输电线路电杆的有限元分析及基础的结构优化，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电杆及基础作为输电系统重要组成部分,其安全可靠性直接影响输电线路的工作性能。电杆的开裂、倒杆、断电,使人民生命财产造成巨大损失。基础结构的设计不合理严重危及输电线路的安全传输。目前国内外将电杆与基础作为系统进行分析的研究很少。本文以覆冰载荷为例,探讨环境载荷对电杆及基础的影响,并探讨(矩形、阶梯形、锥形)三种不同形式电杆基础在有无配筋时应力分布。本文为分析其它工况下的电杆系统提供了新思路,研究可为电杆及基础的实际应用提供有价值的参考。本文应用有限元软件MSC Marc对110kV电压等级钢筋混凝土电杆及基础进行数值分析。首先,利用MATLAB软件编程,计算并讨论了输电线模型中悬线高差与覆冰厚度对导线张力的影响,得出有无覆冰时导线拉力的最大值;其次,考察45度转角杆、直角杆、直线杆的应力与变形,得出较危险电杆;再次,对较危险电杆受覆冰载荷时进行分析,得到最大等效应力和电杆底部最大支撑力;最后,设计了矩形、阶梯形、锥形三种形式的基础结构,分析了它们在有无配筋时受电杆底部最大支撑力和周围土壤约束时的应力分布,对结果进行分析,得出基础结构的较优形式。结果表明:导线两端悬线高差对导线悬挂点的张力影响较大,无高差时张力最大,导线悬挂点张力随导线覆冰厚度增加显著增大;45度转角杆比直线杆、直角杆的等效应力大,该电杆底部支撑力也最大,但三种电杆在导线拉力下应力值均远小于材料的屈服极限;导线覆冰对电杆的应力及电杆底部支撑力影响较大,导线覆冰厚度为15mm时,等效应力的最大值增加了75%;电杆基础有配筋时,混凝土中的应力大大减小;阶梯形结构的电杆基础是较好的电杆基础结构形式。
【关键词】：输电杆 基础结构 钢筋混凝土 有限元分析 优化
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM75
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 研究意义及现状9-15
• 1.1.1 工程背景和意义9-14
• 1.1.2 研究现状14-15
• 1.2 本文主要工作15-16
• 1.3 本章小结16-17
• 第二章 输电线路基础结构形式及研究情况17-25
• 2.1 输电线路基础结构的特点及应用情况17-21
• 2.1.1 输电线路基础结构的特点17-18
• 2.1.2 输电线路基础结构形式及发展现状18-21
• 2.2 输电线路基础结构设计原理及技术特点21-23
• 2.2.1 输电线路基础结构设计应考虑的问题21-22
• 2.2.2 输电线路基础结构设计技术特点22-23
• 2.3 本章小结23-25
• 第三章 架空输电线路输电线的受力分析25-35
• 3.1 输电线力学模型25-28
• 3.1.1 悬链线方程的推导与悬线最低点拉力25-27
• 3.1.2 悬索两端的拉力计算与两端等高的悬索受力分析27-28
• 3.2 悬线高差对导线张力的影响28-31
• 3.2.1 导线参数28
• 3.2.2 悬线高差与导线张力的关系28-31
• 3.3 覆冰厚度对导线张力的影响31-33
• 3.3.1 覆冰厚度设计31
• 3.3.2 覆冰厚度与导线张力的关系31-33
• 3.4 本章小结33-35
• 第四章 110kV架空输电线路电杆的有限元分析35-45
• 4.1 输电线路电杆参数35-38
• 4.1.1 常用电杆分类35-36
• 4.1.2 电杆受力分类36-37
• 4.1.3 钢筋混凝土电杆尺寸及材料参数37-38
• 4.2 输电线路钢筋混凝土电杆的有限元分析38-42
• 4.2.1 钢筋混凝土电杆的有限元模型38-39
• 4.2.2 导线拉力作用下钢筋混凝土电杆的有限元分析结果39-41
• 4.2.3 导线覆冰时钢筋混凝土电杆的有限元分析结果41-42
• 4.3 结果分析42
• 4.4 本章小结42-45
• 第五章 输电线路电杆基础的结构优化45-55
• 5.1 三种不同结构形式基础输电杆的基础尺寸确定45-46
• 5.2 输电杆矩形结构基础的有限元分析46-47
• 5.2.1 矩形结构基础的有限元模型46-47
• 5.2.2 矩形结构基础的有限元分析47
• 5.3 输电杆阶梯形结构基础的有限元分析47-48
• 5.3.1 阶梯形结构基础的有限元模型47-48
• 5.3.2 阶梯形结构基础的有限元分析48
• 5.4 输电杆锥形结构基础的有限元分析48-49
• 5.4.1 锥形结构基础的有限元模型48-49
• 5.4.2 锥形结构基础的有限元分析49
• 5.5 三种不同结构形式输电杆基础结构对比分析49-53
• 5.5.1 电杆基础结构无配筋的有限元分析结果比较49-50
• 5.5.2 电杆基础结构有配筋的有限元分析结果50-53
• 5.5.3 电杆基础结构在有无配筋下的有限元分析结果比较53
• 5.6 本章小结53-55
• 第六章 结论55-57
• 6.1 结论55
• 6.2 展望55-57
• 参考文献57-61
• 致谢61-63
• 附录63-69
• 攻读学位期间发表的学术论文目录69-70

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