基于ansys的半刚性连接特高压输电塔结构非线性分析

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1、基于ANSYS的半刚性连接特高压输电塔*结构非线性分析重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：刘超指导教师：李正良教授专业：土木工程学科门类：工学重庆大学土木工程学院二O一五年五月*国家自然科学基金资助（51078367）NonlinearAnalysisofSemi-RigidUHVTransmissionTowerBased*onANSYSAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegr

2、eeofMasterofEngineeringByLiuChaoSupervisedbyProf.LiZhengliangSpecialty:CivilEngineeringCollegeofCivilEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay2015*ProjectSupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina（51078367）中文摘要摘要特高压输电线路因具有输电能力强、输电效益高等优点正得到

3、日益广泛的应用，其安全性不容忽视。采用正确的计算模型对特高压输电塔进行结构非线性受力分析至关重要。在传统设计中，是把节点简化成铰接计算。实际上，特高压输电塔的连接节点是一种介于刚接和铰接之间的半刚性连接，传统的简化分析方法并不符合特高压输电塔结构的实际受力特性。国内外对半刚性连接钢框架已经进行了深入研究并取得可喜成果，但是特高压输电塔是有别于钢框架的特殊空间格构式结构，其结构形式，节点构造，型材选用和受力特性上都有所不同，不可直接套用其成果，需要进行专门研究。因此，本文对半刚接特高压输电塔结构进行了非线性受力

4、性能的相关研究，考察了半刚性节点在不同的工程设计参数下，对结构极限承载力的影响，从而将为实际特高压输电线路设计提供必要的指导。本文首先建立了特高压输电塔典型角钢—节点板K型连接节点的实体模型，计算得到节点弯矩—转角曲线，与试验结果进行校核后，引入到半刚接特高压输电塔的平面、空间塔腿和空间整塔中。通过对具有大量自由度的实际特高压输电塔塔腿、整塔结构的非线性受力分析，系统地研究了转动刚度（弯曲刚度、扭转刚度）对特高压输电塔受力性能的影响，得到了以下有益的结论：1）利用ANSYS建立的角钢—节点板K型节点实体模型可

5、以有效地反映节点的承载性能，通过对比M-θ曲线的数值结果与试验结果，验证了该数值计算方法的正确性。2）通过分析半刚接特高压输电塔平面塔腿模型，证实了特高压格构式角钢输电塔节点是半刚性连接，同时依次分析了在不同的斜材主材线刚度比、塔腿高度、节间数、主斜材夹角、初始缺陷等因素下，节点转动刚度对极限承载力的影响，得到了各因素的影响范围。通过拟合大量的计算数据，可以获得平面塔腿极限承载力拟合计算公式。3）在平面塔腿分析结果的基础上，进一步分析了特高压输电塔半刚接空间塔腿模型的受力性能，掌握了节点转动刚度在不同的斜材主

6、材线刚度比、塔腿高度、加载角度、节间数、主斜材夹角、初始缺陷等因素下，对半刚接特高压输电塔空间塔腿极限承载力的影响程度。在平面塔腿极限承载力计算公式中，引入修正系数得到了空间塔腿极限承载力公式。4）在前文对特高压输电塔半刚接塔腿结构全面的参数分析基础上，对半刚接特高压输电塔空间整塔的受力性能进行了研究。通过对半刚接特高压输电塔在不同的斜材主材线刚度比、塔身高度、加载角度、初始缺陷等因素下，半刚性节点I重庆大学硕士学位论文转动刚度对极限承载力影响的分析，为实际设计提供了工程参考。通过限制各参数的范围，可以使特高

7、压输电塔各杆件充分发挥承载性能而在塔腿位置发生最终破坏，从而利用空间塔腿极限承载力公式进行校核。5）分析比较了半刚性节点在不同的转动刚度下，对特高压输电塔动力特性的影响。关键词：特高压输电塔，半刚性节点，非线性，ANSYSII英文摘要ABSTRACTDuetotheadvantagesoftransmissioncapacityandhightransmissionefficiency，theUHVtransmissionlineisbeingincreasinglywidelyusedanditssecur

8、itycannotbeignored.ItisveryimportanttoselectacorrectcalculationmodelintheUHVtransmissiontowerstructurenonlinearstressanalysis.Intraditionaldesign,analysisoftowerissimplifiedtohinge-joint.Infact,thenode