浅析输电塔架断线下的极限承载力

李国荣

（杨凌职业技术学院建筑工程分院 陕西杨凌 712100）

浅析输电塔架断线下的极限承载力

李国荣

（杨凌职业技术学院建筑工程分院 陕西杨凌 712100）

本文通过有限元软件分析输电塔架不同断线下的极限承载力及极限位移，并研究不同断下输电塔的方式，从而为输电塔架结构设计提供一定的依据。

输电塔架；极限承载力；破坏形式

1.前言

在我国随着工业经济的发展，电能是我们不可或缺的能源之一。高压输电成为有效输送电力的方式之一，输电塔作为能源输线的主要载体，成为保证电力输送的关键所在[1]。我国幅员辽阔，地况复杂，这使得输电塔架常常因为各种复杂地理和环境调教而造成破坏，造成重大的经济损失。本文通过有线元软件的分析，分别研究输电塔架在断一线、二线、三线时，输电塔架极限承载力分析并浅析其破坏状态，为以后高压输电塔架设计提供一定的参考意义。

2.有限元模拟

本文采用ANSYS软件进行有限元分析，分别将段不同线数作为不同工况进行分析[2]，并研究其极限承载力分析破坏形态。

2.1 断一线时极限承载力

图1 荷载-位移曲线图

如图1(a)所示，输电塔架随着荷载的增加，在65KN之前，荷载与位移成良好的线性关系，在65～84KN之间，荷载与位移曲线逐渐放缓，表明材料开始区服，当荷载处于84KN之后时，输电塔位移最大为0.45m，结构达到极限承载力。此时，输电塔架由于偏心受力导致输电塔横担破坏导致输电塔倒塌。

2.2 断两线是极限承载力

如图1(b)所示，输电塔架随着荷载的增加，在81KN之前，荷载与位移成良好的线性关系，在81～102KN之间，荷载与位移曲线逐渐放缓，表明材料开始区服，当荷载处于84KN之后时，输电塔位移最大为0.48m，结构达到极限承载力。此时，输电塔架由于偏心受力导致输电塔第四段塔柱处破坏导致输电塔倒塌。

2.3 断三线时极限承载力

如图1(c)所示，输电塔架随着荷载的增加，在93KN之前，荷载与位移成良好的线性关系，在93～110KN之间，荷载与位移曲线逐渐放缓，表明材料开始区服，当荷载处于110KN之后时，输电塔位移最大为0.52m，结构达到极限承载力。此时，输电塔架塔柱破坏导致输电塔倒塌[3]。

3.小结

通过研究分析发现输电塔导线断裂位置的不同，对输电塔的极限承载力有较大的影响，其中，当输电塔最外侧导线断裂时对输电塔架极限承载力影响最大，是输电塔架极限承载力降低 23%。因此在设计过程中应避免这一情况发生，或者对横担之处进行加强。

随着我国能源使用水平的提高和普及，如何保证电力输送的稳定越来越重要[4]，深入研究断线对输电塔架的影响也成为防灾减灾工作迫切需要解决的问题[5]，本文对通过不同断线对极限承载力进行了浅析，对输电塔架的设计工作者能够提供一定的参考作用。

[1]周骥,李国荣. 基于断线张力的输电塔架整体稳定性研究[J]. 浙江树人大学学报(自然科学版),2014,01:45-48+53.

[2]李国荣,周骥. 500KV输电塔架的水平极限承载力分析[A]. 天津大学.第十三届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C].天津大学:,2013:4.

[3]李国荣. 覆冰荷载下 500kV输电塔架的力学性能研究[D].内蒙古科技大学,2014.

[4]沈国辉,孙炳楠,叶尹,等. 高压输电塔的断线分析和断线张力计算[J]. 浙江大学报, 2011, 45(4):678-683.

[5]赵滇生，金三爱．有限元模型对输电塔架结构动力特性分析的影响[J]. 特种结构,2004, 21(3):8-11.

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1007-6344（2016）07-0128-01