【摘 要】
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架空输电线路作为输电线系统的重要组成部分,高压输电塔多采用钢桁架的结构形式,且塔身高度较大,属于高柔结构。格构式输电塔是通过螺栓和节点板连接不同尺寸的角钢构件组成的,此种连接节点表现出不同于刚接和铰接的力学特性,节点连接特性对输电铁塔力学性能有一定影响。针对此问题,本文提出轴向非线性载荷-位移三折线模型和弯矩-转角三折线模型,分别实现主材搭接节点和K型节点的刚度特性。在此基础上,以海南省在台风过境
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架空输电线路作为输电线系统的重要组成部分,高压输电塔多采用钢桁架的结构形式,且塔身高度较大,属于高柔结构。格构式输电塔是通过螺栓和节点板连接不同尺寸的角钢构件组成的,此种连接节点表现出不同于刚接和铰接的力学特性,节点连接特性对输电铁塔力学性能有一定影响。针对此问题,本文提出轴向非线性载荷-位移三折线模型和弯矩-转角三折线模型,分别实现主材搭接节点和K型节点的刚度特性。在此基础上,以海南省在台风过境时发生倒塌事故的110k V输电线路为研究对象,利用ANSYS有限元分析软件建立考虑节点刚度特性的输电铁塔及塔线体系有限元模型。从模态分析和的风雨载荷作用下的动力响应两个角度,分析在简化节点刚度效应的输电塔单塔及塔-线体系模型基础上考虑节点刚度特性的响应结果,探究节点刚度特性对输电塔-线体系动力特性的影响。模态分析结果表明,在桁梁混合模型的基础上考虑节点刚度特性之后不会改变输电铁塔的各阶振型但各阶对应的固有频率均有不同程度的减小,其中第二阶固有频率减幅最大,达到3.69%。对比考虑节点刚度特性的输电塔线体系有限元模型和桁梁混合塔线体系模型的动力响应结果发现,节点刚度特性使输电塔主材轴力略有增大,考虑了节点刚度特性之后迎风侧、背风侧失效主材轴力极值分别增大了24.68%和6.05%,节点刚度特性对主材节点轴力的影响程度随塔高的增加而减小且对迎风侧主材的影响程度大于背风侧;节点刚度特性使输电塔线体系风致位移响应增大,迎风侧与背风侧横担节点位移的最大增量为0.3974m和0.3832m,增幅为84.26%和83.13%;位移的增幅随塔高增加而增大;由此可见,节点刚度特性对输电塔-线体系动力响应的影响不容忽视。
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