李國(guó)榮

（楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程分院 陜西楊凌 712100）

淺析輸電塔架斷線下的極限承載力

李國(guó)榮

（楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程分院 陜西楊凌 712100）

本文通過有限元軟件分析輸電塔架不同斷線下的極限承載力及極限位移，并研究不同斷下輸電塔的方式，從而為輸電塔架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供一定的依據(jù)。

輸電塔架；極限承載力；破壞形式

1.前言

在我國(guó)隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電能是我們不可或缺的能源之一。高壓輸電成為有效輸送電力的方式之一，輸電塔作為能源輸線的主要載體，成為保證電力輸送的關(guān)鍵所在[1]。我國(guó)幅員遼闊，地況復(fù)雜，這使得輸電塔架常常因?yàn)楦鞣N復(fù)雜地理和環(huán)境調(diào)教而造成破壞，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。本文通過有線元軟件的分析，分別研究輸電塔架在斷一線、二線、三線時(shí)，輸電塔架極限承載力分析并淺析其破壞狀態(tài)，為以后高壓輸電塔架設(shè)計(jì)提供一定的參考意義。

2.有限元模擬

本文采用ANSYS軟件進(jìn)行有限元分析，分別將段不同線數(shù)作為不同工況進(jìn)行分析[2]，并研究其極限承載力分析破壞形態(tài)。

2.1 斷一線時(shí)極限承載力

圖1 荷載-位移曲線圖

如圖1(a)所示，輸電塔架隨著荷載的增加，在65KN之前，荷載與位移成良好的線性關(guān)系，在65～84KN之間，荷載與位移曲線逐漸放緩，表明材料開始區(qū)服，當(dāng)荷載處于84KN之后時(shí)，輸電塔位移最大為0.45m，結(jié)構(gòu)達(dá)到極限承載力。此時(shí)，輸電塔架由于偏心受力導(dǎo)致輸電塔橫擔(dān)破壞導(dǎo)致輸電塔倒塌。

2.2 斷兩線是極限承載力

如圖1(b)所示，輸電塔架隨著荷載的增加，在81KN之前，荷載與位移成良好的線性關(guān)系，在81～102KN之間，荷載與位移曲線逐漸放緩，表明材料開始區(qū)服，當(dāng)荷載處于84KN之后時(shí)，輸電塔位移最大為0.48m，結(jié)構(gòu)達(dá)到極限承載力。此時(shí)，輸電塔架由于偏心受力導(dǎo)致輸電塔第四段塔柱處破壞導(dǎo)致輸電塔倒塌。

2.3 斷三線時(shí)極限承載力

如圖1(c)所示，輸電塔架隨著荷載的增加，在93KN之前，荷載與位移成良好的線性關(guān)系，在93～110KN之間，荷載與位移曲線逐漸放緩，表明材料開始區(qū)服，當(dāng)荷載處于110KN之后時(shí)，輸電塔位移最大為0.52m，結(jié)構(gòu)達(dá)到極限承載力。此時(shí)，輸電塔架塔柱破壞導(dǎo)致輸電塔倒塌[3]。

3.小結(jié)

通過研究分析發(fā)現(xiàn)輸電塔導(dǎo)線斷裂位置的不同，對(duì)輸電塔的極限承載力有較大的影響，其中，當(dāng)輸電塔最外側(cè)導(dǎo)線斷裂時(shí)對(duì)輸電塔架極限承載力影響最大，是輸電塔架極限承載力降低 23%。因此在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)避免這一情況發(fā)生，或者對(duì)橫擔(dān)之處進(jìn)行加強(qiáng)。

隨著我國(guó)能源使用水平的提高和普及，如何保證電力輸送的穩(wěn)定越來越重要[4]，深入研究斷線對(duì)輸電塔架的影響也成為防災(zāi)減災(zāi)工作迫切需要解決的問題[5]，本文對(duì)通過不同斷線對(duì)極限承載力進(jìn)行了淺析，對(duì)輸電塔架的設(shè)計(jì)工作者能夠提供一定的參考作用。

[1]周驥,李國(guó)榮. 基于斷線張力的輸電塔架整體穩(wěn)定性研究[J]. 浙江樹人大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,01:45-48+53.

[2]李國(guó)榮,周驥. 500KV輸電塔架的水平極限承載力分析[A]. 天津大學(xué).第十三屆全國(guó)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C].天津大學(xué):,2013:4.

[3]李國(guó)榮. 覆冰荷載下 500kV輸電塔架的力學(xué)性能研究[D].內(nèi)蒙古科技大學(xué),2014.

[4]沈國(guó)輝,孫炳楠,葉尹,等. 高壓輸電塔的斷線分析和斷線張力計(jì)算[J]. 浙江大學(xué)報(bào), 2011, 45(4):678-683.

[5]趙滇生，金三愛．有限元模型對(duì)輸電塔架結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析的影響[J]. 特種結(jié)構(gòu),2004, 21(3):8-11.

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