输电塔架是一种应用广泛的高次超静定空间结构。随着电力建设新高潮的来临,跨江跨河的大跨越输电塔不断出现。输电塔的高度越来越高,档距越来越大,因此,对输电塔结构的极限承载力研究具有重要的理论意义和工程价值。 本文总结了己有研究和设计资料,对输电塔架的结构理论进行了全面分析讨论,再系统地研究塔架结构的受力性能。 目前对输电塔结构的力学行为分析大都是在线弹性范围内进行,采用有限元方法建立结构的计算机分析模型,得到结构在给定载荷作用下的位移、应力等参数,而对结构在弹塑性、塑性阶段的研究很少。输电塔结构在使用过程中,有时会遇到超出设计荷载的情况(如飓风),而且大多数塔架已服役多年,结构自身存在着各种损伤缺陷,使得在用塔架与理想状态下的塔架在力学特性和承载能力上产生了差异。 本文应用几何非线性和材料非线性有限元方法研究塔架结构的力学行为。结构分析采用ANSYS软件。建立塔架的有限元分析模型。通过考虑结构几何非线性来研究结构的大变形对结构力学性能的影响;通过考虑材料非线性来研究结构在弹塑性阶段的力学性能。对线性、非线性两种分析方法所得的结果进行了对比分析。结果表明,在小荷载、小变形情况下,按线弹性理论对塔架结构进行分析是可行的。 本文研究了塔架结构的极限承载力问题。通过双重非线性稳定性分析计算塔架结构的极限承载力。在此理论基础上对一个500kV的大跨越输电塔建立了空间桁架模型,进行了塔架的多种工况静力分析,讨论了计算模型、材料非线性和几何非线性对塔架静力分析结果的影响,并与真型塔架试验结果进行了比较分析,得出一些有益的结论。同时对结构中的法兰节点的受力性能与极限承载力,也进行了初步研究。