张华林[1]2012年在《隧道施工对上覆高压输电铁塔的影响分析与应用研究》文中认为由于地域特点和走廊条件的限制,常常遇到高压输电铁塔位于隧道上方或在隧道上方附近的情况。自立式高压输电铁塔作为一种高耸空间结构,具有刚度较小、塔基相互独立、对基础沉降差敏感等特点。隧道邻近或者下穿既有高压输电铁塔施工时,极易导致铁塔基础发生不均匀沉降,严重时可致铁塔倒塌,危及电力线路的正常运行和生命财产安全,这不仅会造成重大的经济损失,而且会造成及其严重的社会影响。本文以李家冲隧道下穿500kV高压输电铁塔为工程依托,采用数值分析和现场测试相结合的研究手段,在分析隧道施工对上覆高压输电铁塔影响的基础上,重点针对李家冲隧道与500kV高压输电铁塔的具体条件,研究施工方案和技术措施,以及分析应用效果。主要研究成果和结论如下：1、以铁塔最大应力达到钢材设计抗压强度为基准,针对典型的不同高度自立式高压输电铁塔,提出了塔基倾斜和铁塔倾斜的允许值。2、研究了铁塔位置、隧道洞径、隧道埋深、铁塔型号和铁塔外荷载等因素对上方输电铁塔因隧道施工所引起的变形的影响。比较了隧道施工对不同位置铁塔的影响规律,并对影响范围进行了分区。通过对比计算,获得了不同洞径和不同埋深的隧道施工对铁塔的影响规律,获得了隧道施工对不同高度铁塔的影响规律,获得了铁塔处于不同外荷载时隧道施工对铁塔的影响规律。3、针对李家冲隧道下穿高压输电铁塔的工程实例,分析了隧道施工可能导致的铁塔损害情况。对比分析了几种施工风险处治方案的优缺点,建议对李家冲隧道下穿高压输电铁塔时采用框架梁加固铁塔基础方案来规避施工风险。通过数值模拟方法分析了该处治方案的有效性,并通过现场测试方法验证了该处治方案的可行性。4、分析表明,采用框架梁加固铁塔基础,将铁塔基础联为一体,增加了四个塔基的整体抗变形能力,有效减小了四个铁塔塔基的不均匀沉降和相邻塔基之间的水平位移差,同时降低了铁塔上杆件的应力增量,降低了施工风险。5、通过对李家冲隧道下穿高压输电铁塔的长期观测,得到隧道开挖过程中洞内变形、地表沉降以及铁塔位移和应力变化规律。李家冲叁车道大跨度隧道成功下穿高压输电铁塔的工程实践表明,施工过程中所采用的风险处治方案和隧道施工方法是合理的,为类似隧道下穿高耸构筑物提供了类比和参考。
张鹏[2]2013年在《基于元模型的输电铁塔结构优化设计》文中指出特高压输电铁塔电压等级高、荷载大，相对于超高压输电线路，铁塔的高度及重量明显增大，钢管塔为目前特高压铁塔的主要型式。研究特高压铁塔结构受力特点，对特高压输电铁塔进行结构优化设计，在满足铁塔承载要求的前提下，减轻塔重具有重要应用价值。论文首先研究参数化建模的基本方法，采用基于特征的参数化建模和构造实体几何法相结合的方法，实现输电铁塔的参数化建模。然后研究不同单元处理方法对特高压铁塔内力计算结果的影响，提出特高压钢管塔的有限元模型；分析不同设计工况下特高压钢管塔杆件受力情况，编写输电铁塔选材程序；研究特高压钢管塔根开大小、瓶口宽度以及节间高度变化对杆件件受力和塔重的影响。最后，采用基于元模型的MPS(寻峰值采样法)优化方法，以根开大小、瓶口宽度以及节间高度为设计变量，在构件强度和稳定性约束条件下，对特高压钢管塔塔重进行优化，优化结果塔重减轻2%，说明该方法可以有效解决大计算黑匣子函数的全局优化问题。
赵红波[3]2009年在《悬浮抱杆和特高压电塔的静动态有限元分析》文中进行了进一步梳理输电铁塔作为电力输送的支柱,约占线路总投资的40%左右,安全可靠性直接关系到整个电力系统的安全与经济运行。铁塔在风载与地震等冲击荷载作用下所引起的输电铁塔振动失稳,是铁塔事故的重要原因。因此,在考虑铁塔静态稳定之外,掌握铁塔在风载与地震等冲击荷载作用下的动力响应是非常重要的。高压铁塔组立过程中,悬浮抱杆已经成为组立高压铁塔的主要工具,在组立铁塔过程中,抱杆主要受风荷载的影响。本文利用有限元软件ANSYS,用静力方法分析了5根不同截面的悬浮式抱杆在不同风荷载和吊重作用下的主材轴向强度应力及斜材轴向强度应力,运用回归分析方法,推导出斜材轴向强度应力的回归直线方程,论证了斜材选择的安全可靠性;并将悬浮抱杆进行风振响应分析,对抱杆在考虑风振系数影响和不考虑风振系数影响下进行比较,得出抱杆在两种情况下的反应。用静力法对在高压铁塔组立过程中的铁塔进行静力分析,得出抱杆对铁塔的影响;对铁塔进行模态分析,得到铁塔的基本振型和频率,然后对铁塔进行地震反应谱分析和Taft波、El-Centro波作用下的地震时程分析,将时程分析得到的结果与反应谱分析得到的结果进行对比和分析,同时讨论了竖向与水平地震动共同作用下铁塔结构地震响应的分析方法,研究了竖向地震分量对铁塔水平抗震性能和竖向抗震性能的影响。
郭兆华[4]2018年在《特高压输电铁塔地震动态响应分析》文中认为现行的电力设施规范中认为在烈度为8级以下的地震,输电铁塔可不进行抗震分析。随着特高压输电线路的在电网中作用的加强,能够有效了解和分析特高压铁塔在地震作用下的动态特性,能够有效的提高特高压铁塔在不同场地和地震等级下的线路路径选择和对铁塔抗震能力的评估。本文以1000kV特高压铁塔为研究对象,采用数值模拟方法对特高压铁塔在不同场地和地震烈度下的动态响应进行了全面分析。首先利用ANSYS建立特高压单塔叁维有限元模型,对模型进行模态分析,得到其在前12阶的频率和振型特性图。通过对地震反应谱理论和地震波谱模型进行分析,结合规范利用MATLAB编制地震波加速度程序,生成烈度为8级和9级,四类场地下的地震波形图。运用ANSYS瞬态分析模块,采用时间积分法特高压铁塔进行地震时程响应分析,分析结果表明:对特高压铁塔进行有限元建模时,应考虑铁塔的节点特点进行分类,选用梁杆混合模型进行建模较为合理。特高压铁塔的频率随着阶数的增大而增加,在低阶主要表现为铁塔的横向、纵向和整体的扭转,高阶为局部振动。利用经验公式和标准推荐的公式对建立的铁塔模型进行验证,误差在允许的范围内,满足工程计算需要。通过对地震反应谱和设计谱的分析,发现结构的阻尼比也对地震的作用有影响,阻尼比大的结构,地震对其的影响越小,场地对地震的作用也有影响。根据相关标准推荐的合成地震波方程,可以借助MATLAB进行编程,生成标准的地震波形。在地震作用下,在横向和纵向下结构塔头和塔身的位移变化值不同,但塔头和塔身节点的位移振动趋势一致,振动位移随塔高的增加而增大。由于场地的不同,土质越松软的场地特高压铁塔出现的位移最大,对于横线路方向,由于塔头的摆动要考虑在地震下导线对塔头和塔身的安全放电间隙,在顺线路方向,影响最大的为耐张塔,要注意对耐张塔绝缘子串进行地震动态荷载校验。纵线路方向的塔材最大应力大于横线路方向,发生最大位移的构件位于塔头和塔身位置处,在8级和9级地震作用下未超过杆件的屈服极限,特高压塔结构是稳定的。
倪志[5]2016年在《便携式高压输电铁塔综合工况在线监测系统设计与实现》文中认为随着我国经济和技术的高速发展,工业生产与居民生活所需用电量的增大,在我国电网系统的规划和建设取得了重大成果的同时,国家也对电网系统的稳定运行与安全问题提出进一步的要求。本文针对高压输电铁塔的安全状况进行监测,建立了便携式高压输电铁塔综合工况在线监测系统。研究输电铁塔倾覆及绝缘子闪络等工况监测原理以及软硬件设计。铁塔倾覆监测主要从铁塔基础偏移量、塔身倾斜角度、塔臂应力叁个方面进行,铁塔倾覆数据多样化,可以使得运维人员能从不同的观测角度,得出铁塔倾覆信息,这种方式不仅增加了铁塔倾覆监测的可靠性,同时也为铁塔倾覆预测提供更多的依据与数据支持。此外,高压输电铁塔的倾覆现象与所处的环境温湿度有一定关系,铁塔基础外围可能因受暴雨渗透导致发生山体滑坡现象,因此环境温湿度作为综合工况的其中一项具有一定的实际意义。另一方面,绝缘子闪络监测采用罗氏线圈及测量电路完成,输出为方波脉冲信号。设计输电铁塔综合工况的数据采集系统与无线通讯系统,完成其软硬件设计。铁塔工况监测系统分为数据采集系统与上位机系统,数据采集系统采用32位ARM处理器作为主控芯片,并通过通讯模块完成工况信息从数据采集系统到上位机系统的无线传输。研究上位机数据管理系统的原理与设计。数据采集系统将铁塔工况信息通过GSM网络实时传输至上位机系统,上位机系统中的数据接收终端收到信息,并将其经解析处理后通过USB通讯向电脑发送数据,电脑软件系统会保存接收的数据,并将历史数据以曲折线的形式显示在电脑上,用户可通过设计的功能按钮来控制曲线位移,以方便工作人员查看。在输电铁塔现场的设备安装与数据采集。设备在重庆某110KV线路挂线运行,并测量出相关数据。最后,通过观测数据得出结论。该系统可以实时监测输电铁塔的综合工况信息,以此实时反应出高压输电铁塔的安全状况,该监测系统具有精度高、稳定性好、安全性强等特点,能够为电网线路的安全稳定地运行提供依据,为提高电网系统的安全可靠性做出了一定贡献,具有良好的前景。
孙中浩[6]2015年在《特高压输电铁塔风振疲劳性能及典型焊接接头疲劳寿命研究》文中研究指明随着输电线路工程的大量建设,尤其是特高压输电线路的建设,作为工程基础的输电铁塔加工制造也成为施工部门非常关心的课题。输电铁塔对风非常敏感,因而风载荷在输电铁塔的设计中占有重要地位。目前,大多数工程应用考虑到了输电铁塔主要承受风载荷作用,但是只按静载荷计算,而不验算风振作用于结构的疲劳强度。对于输电铁塔来说,焊接结构受风振疲劳的影响很大,尤其是对于受拉和受弯焊接构件。同时为了提高输电铁塔的性能尤其是特高压输电铁塔的强度、减轻塔重、延长塔的使用寿命,提高经济与环境效益,更高牌号的低合金高强钢越来越多应用于输电铁塔的制造中,如本文中六横电厂一春晓500kV线路工程主体结构应用了Q420钢材料。但是Q420钢在特高压输电铁塔中的应用主要存在两个主要问题：一是其焊接性相对较差,焊后容易产生缺陷；二是对于Q420钢焊接接头在风载荷作用下疲劳失效问题研究不足。本文以风振疲劳下的输电铁塔结构为研究对象,以提高输电铁塔结构焊接疲劳强度为核心,针对输电铁塔的风振疲劳做了一些研究。本文的主要内容如下：(1) 应用风载荷理论、金属疲劳理论以及疲劳损伤累积理论,对输电铁塔风载荷分布、风振特性及风振疲劳寿命进行了分析,从铁塔设计层面对输电铁塔风振疲劳寿命做了预测及分析。(2) 针对Q420钢焊接工艺进行分析,从焊接方法、焊接参数上对Q420钢的焊接做了对比研究；基于输电铁塔风载荷及风振特性分析,对铁塔用典型焊接接头进行了疲劳试验研究,通过试验分析确定其疲劳性能。(3) 研究了影响输电铁塔焊接接头疲劳寿命的主要因素,着重从细化焊缝晶粒、减少焊接缺陷两方面对焊缝疲劳进行分析,提出了可以提高疲劳强度的焊接工艺方法。(4) 为了增大焊接工艺要求的冗余度,对合金元素及焊缝组织相成分做了分析,研究了稀土元素过渡到焊缝组织的方法,提高焊接接头的疲劳性能从而保证输电铁塔服役寿命；根据试验结果及焊条材料分析,完成Q420钢抗疲劳性能专用焊材开发。
魏镇[7]2017年在《Q420高强角钢交叉斜材稳定承载力研究》文中研究指明随着我国电力建设的快速发展,大量特高压线路已投入使用,高强角钢材料在特高压输电铁塔设计中的应用日益广泛,常用作铁塔中的主材、横隔材。然而已有研究表明,对于途径采空区的输电铁塔而言,交叉斜材是输电铁塔抵抗地表变形的重要组成部分,因此以典型的途经采空区的特高压输电线路为背景,研究高强角钢交叉斜材的稳定承载力计算方法,分析高强角钢在交叉斜材中的应用对于特高压输电铁塔抗变形性能的影响具有重要的意义。研制了角钢交叉斜材稳定承载力的试验装置,通过该装置进行了Q420高强单角钢及交叉斜材稳定承载力试验,得到了高强角钢交叉斜材及单角钢构件的破坏形态、斜材的变形及内力情况,分析了不同截面、两杆不同的轴力比值对于交叉斜材稳定承载力的影响规律。利用ANSYS有限元软件,建立了同试验相同的交叉斜材有限元模型,将有限元结果同试验结果进行了对比,验证了有限元分析的可靠性;同时以规格为125×8的角钢交叉斜材为例,利用ANSYS对试验未进行的长细比、两杆轴力比值、交叉点位置进行了补充,分析了各影响因素对于Q420高强角钢交叉斜材的稳定承载力和破坏形态的影响规律,并根据前述分析结果,弱化了轴力比值的影响,增加了10种输电铁塔中常用的交叉斜材进行了有限元模拟,依据有限元结果拟合提出了同时受压、一拉一压情况下压杆计算长细比的修正公式,并将该方法的计算结果同现行国内外规范的计算结果及试验结果进行了对比分析,结果表明:本文提出的方法计算结果精确度较高,并且具有足够的安全度。以典型1000kV特高压输电铁塔为例,建立了该铁塔的ANSYS有限元模型,研究了正常使用工况下,不同单独地表变形工况对特高压输电铁塔的抗变形性能影响,得到了不同单独地表变形下的特高压输电铁塔的抗地表变形的极限值,以及各地表变形影响下的铁塔结构杆件内力的变化规律及主要的破坏杆件和破坏形态。同时选取了强度不同的交叉斜材材料,进行了高强角钢交叉斜材对于输电铁塔抗变形性能的影响研究。
叶盛[8]2015年在《采动区110kV输电铁塔抗地表变形及抗风性能研究》文中研究说明我国电力能源在供求上存在着地域差异,随着我国“变输煤为输电”和“西电东送”等能源方针的深入执行,越来越多的坑口电厂建设在煤炭主产区内,造成许多高压和超(特)高压输电线路不可避免地途经采煤沉陷区。采动区地表沉陷和风荷载是影响输电线路安全运行的重大隐患。因此,开展采动区输电铁塔抗地表变形和抗风性能研究,确保采动区输电铁塔结构安全可靠和输电线路安全运行,具有重要的意义。本文研制了输电铁塔模型支座位移和风荷载加载装置,进行了正常运行工况和风荷载工况下输电铁塔支座位移加载模型试验,获得了输电铁塔在地表水平变形作用下的破坏形态,研究了地表水平变形对输电铁塔内力和变形的影响规律以及风荷载对输电铁塔抗地表变形性能的影响规律,验证了有限元模拟的可靠性。试验和有限元结果表明:风荷载对输电铁塔的抗地表变形性能具有不利影响,且风荷载越大越不利。采用ANSYS软件建立了典型110千伏输电铁塔的有限元模型,研究了不同地表变形作用(11种单独地表变形工况和10种复合地表变形工况)对输电铁塔内力、变形及破坏形态的影响规律,获得了输电铁塔在不同地表变形作用下的极限支座位移值,为地表变形作用下输电铁塔的安全性评价提供了参考。建立了输电铁塔-基础-地基整体有限元模型,以地基土变形和应力、上部铁塔结构支座位移和杆件最大应力为比较依据,研究了独立基础和复合防护板基础的抗地表变形性能,分析了防护板厚度对上部铁塔结构受力和变形的影响规律,提出了防护板厚度合理取值的建议。研究结果表明:复合防护板基础相对于独立基础,对上部铁塔结构具有更好的保护作用,保护作用随着板厚的增大而增大,但当厚度增大到一定值后其保护作用增幅趋缓;1B-ZM3输电铁塔复合防护板基础的板厚合理取值为200~300mm,约为铁塔长向根开的1/20~1/10。进行了不同地表变形作用下输电铁塔的抗风性能研究,获得了不同地表变形和风荷载作用下铁塔的破坏形态和抗风极限承载力,研究了地表变形对输电铁塔抗风性能的影响规律,提出了采动区输电铁塔抗风极限承载力的预计模型,为采动区输电铁塔在风荷载作用下的安全性评价提供了参考。研究结果表明:输电铁塔的抗风极限承载力随着地表变形值的增大而减小,且地表变形值越大,抗风极限承载力减小幅度变化越明显。
张冰[9]2014年在《台风作用下特高压输电铁塔动态响应分析》文中进行了进一步梳理塔体高，柔性强是特高压输电铁塔的主要特点，其高柔特性导致其对水平荷载非常敏感，也就决定了在绝大多数情况下风荷载是其控制荷载。自我国的晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程于2009年1月成功投入商业运行之后，2013年9月，由我国自主设计、制造、建设的皖电东送（淮南-上海）的特高压交流工程也已正式投入运行，这说明我国的特高压交流输电技术在世界上已遥遥领先。淮-上线途经上海、浙江等台风高发地区，未来遭遇台风的机率很大。近年来很多学者研究特高压输电铁塔的风振响应，但关于台风作用下特高压输电铁塔的风振响应研究甚少。基于此，本文旨在研究淮南-上海输变电工程中用到的特高压输电转角塔SJ3021在台风作用下的动态响应以及不同参数变化对其动态响应的影响。本文首先基于台风“鹦鹉”的实测特性分析，选择SMOOTH谱模拟了不同高度处台风风速时域曲线；然后选择桁梁混合单元建立特高压输电铁塔的叁维有限元模型，通过模态分析得到SJ3021单塔前十二阶频率、振型，通过瞬态动力学分析得到节点位移时域曲线、杆件内力等；其次通过改变平均风速、摩擦速度及衰减系数计算铁塔动态响应，研究不同参数变化对台风动态响应的影响。研究表明，平均风速和摩擦速度对铁塔动态响应影响最明显，随着平均风速和摩擦速度的增加，铁塔杆件轴力和节点位移等明显变大；随着衰减系数的增加，杆件轴力及节点位移呈递减趋势。
张震, 钟放平, 阳军生[10]2013年在《大跨度隧道下穿高压输电铁塔施工技术研究》文中指出叁车道大跨度李家冲隧道在施工过程中需要下穿一高达57 m的高压输电铁塔。通过地表注浆、框架梁加固塔基、塔基扩大和托换的联合加固措施,并结合叁台阶留核心土隧道施工方法,顺利完成了该隧道的施工。介绍了李家冲隧道及高压输电塔的综合处置设计方案以及具体的施工过程。现场监测数据表明该设计方案可行,不仅确保了隧道安全贯通,又保证了高压输电铁塔的正常运行,取得了良好的经济、社会效益,可为以后其他类似工程的设计和施工提供借鉴。
参考文献：
[1]. 隧道施工对上覆高压输电铁塔的影响分析与应用研究[D]. 张华林. 中南大学. 2012
[2]. 基于元模型的输电铁塔结构优化设计[D]. 张鹏. 华北电力大学. 2013
[3]. 悬浮抱杆和特高压电塔的静动态有限元分析[D]. 赵红波. 合肥工业大学. 2009
[4]. 特高压输电铁塔地震动态响应分析[D]. 郭兆华. 广东工业大学. 2018
[5]. 便携式高压输电铁塔综合工况在线监测系统设计与实现[D]. 倪志. 重庆理工大学. 2016
[6]. 特高压输电铁塔风振疲劳性能及典型焊接接头疲劳寿命研究[D]. 孙中浩. 浙江大学. 2015
[7]. Q420高强角钢交叉斜材稳定承载力研究[D]. 魏镇. 中国矿业大学. 2017
[8]. 采动区110kV输电铁塔抗地表变形及抗风性能研究[D]. 叶盛. 中国矿业大学. 2015
[9]. 台风作用下特高压输电铁塔动态响应分析[D]. 张冰. 华北电力大学. 2014
[10]. 大跨度隧道下穿高压输电铁塔施工技术研究[J]. 张震, 钟放平, 阳军生. 公路工程. 2013