发表论文：输电塔覆冰承载力的分析方法及可靠性__墨水学术,论文(2)

分类：建筑设计论文范文 时间：关注：(1)

法,结构的总平衡方程可写为
　　([K0]+[KL]+[Kσ])•{d}={F}（2）
　　式(2)为非线性方程组。其中,[K0]为小位移弹性刚度矩阵；[KL]为初位移矩阵；[Kσ]为初应力刚度矩阵；{d}为节点位移；{F}为等效节点荷载；[KL]和[Kσ]是{d}的函数。对于非线性有限元方程的求解，弧长法是目前最广泛采用的参数控制方法，限于篇幅，本文不对其做进一步阐述。
　　3.有限元建模分析时的考虑因素
　　为准确分析其受力特征，得到准确的内力与变形结果，必须建立恰当的有限元模型，选择合适的计算模型和单元模型。
　　目前，关于输电塔结构设计软件大多采用空间桁架模型，即假设所有连接点均为铰节点、构件都只承受轴向力。采用这种模型的优点是：节点位移数目少，分析过程简单，易于编程，提高计算效率。实际上，对于输电塔架结构，构件节点连接是具有一定刚性的，结构主材一般为连续化构造，刚度大，在构件中产生二阶应力，应按照拉弯或压弯构件进行计算。且输电塔的构件通常为等边角钢，连接时都是在某一肢边上，因而传力是偏心的。在空间桁架模型中往往忽略了以上这些因素。
　　为了考虑输电塔架结构中杆件由于连接刚度节点偏心、以及主材连续化等产生的弯矩二阶应力的影响，分析中应考虑杆件初始缺陷及几何和材料非线性，将主要杆件作为梁单元来分析。
　　来自真型塔的试验研究也说明这种分析的准确性。英国国家塔架试验站早在1979年的一篇报告就指出，输电塔架的真型试验表明，塔架中杆件弯矩的作用有时可能和轴力同样重要，不能简单的加以忽略，线弹性空间桁架法分析结果与试验结果的符合情况往往不能令人满意。根据分别采用空间桁架法和空间刚架法对一个塔架结构进行分析的结果，认为当荷载工况较复杂时，空间刚架法计算结果与试验结果符合得最好[6]。但按空间刚架法分析时，建模过程比较复杂，节点自由度多，计算时间也比较长。所以作者建议在工程设计时，可根据需要选择合适的分析方法。
　　为便于计算，建立有限元模型时，根据铁塔的实际受力特点，只对主材、横担及横隔采用梁单元建模，腹杆作为杆单元，而大量辅助材由于对主要构件的受力无影响或影响很小，不计入模型的单元。这样，模型中所有节点均位于梁单元上，不仅提高了分析的准确性又有效避免了平面节点的出现。这种简化对结构的整体强度不会产生影响，但是会降低相关腹杆的抗弯刚度，可以通过对计算长度的调整来考虑其对相关杆件刚度的影响。
　　以典型的桶型直线塔为例，铁塔单线图及简化后的有限元分析模型如下图：
　　图1铁塔单线图图2简化后的有限元模型图
　　4.结语与展望
　　在极限状态下，对输电塔结构的承载力分析应采用合理的计算模型，并综合考虑各种非线性因素，进行整体结构的非线性分析。目前关于输电塔中运用新材料、新截面及结构形式的研究正在深入开展，今后的研究中，应进一步开展标准化试验研究，并编制相应的规程规范。比如在大跨越输电塔中逐步推广的钢管塔，其构件具有风压小、刚度大，受力合理等特点，有利于提高铁塔在重覆冰等极限状态下的可靠性，且与传统的角钢塔相比，钢管塔在塔重方面也有明显的优势，通常比常规角钢塔要轻10%～20%，这一类的课题研究值得今后广泛开展。
　　参考文献：
　　[1]陈绍蕃，钢结构稳定设计指南[M]，北京：中国建筑工业出版社，1995
　　[2]刘树堂，输电杆塔结构及其基础设计[M]，北京：中国水利水电出版社，2005
　　[3]蒋兴良，易辉.输电线路覆冰及防护[M]，北京：中国电力出版社，2002.
　　[4]DL/T5154-2002，架空送电线路杆塔结构设计技术规定[S]
　　[5]杨靖波，李正，杨风利等，2008年电网冰灾覆冰及倒塔特征分析[J]，电网与水力发电进展，2008，24(4)：4-8
　　[6]F.G.A.Al-BremaniandS.Kitipornchai.NonlinearAnal

• 共3页:
• 上一页
• 1
• 2
• 3
• 下一页