螺栓预紧力对输电杆塔强度的影响研究

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1、螺栓预紧力对输电杆塔强度的影响研究重庆大学硕士学位论文(学术学位)学生姓名：刘力宇指导教师：严波教授专业：力学学科门类：工学重庆大学航空航天学院二O一五年四月EffectofBoltPre-tighteningForceonStrengthofTransmissionLineTowerAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByLiuLiyuSupervisedby

2、Prof.BoYanSpecialty:MechanicsCollegeofAerospaceEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2015中文摘要摘要架空输电线路是我国电网中重要的生命线工程，负责电能的传输、调节和分配等。输电系统的正常运作直接关系到整个电力系统正常功能的实现。输电线覆冰和脱冰导致的故障一直都是威胁电力系统正常运行的自然灾害之一。近年，处于冰区的输电线路断线和倒塔等机械事故时有发生，已经引起设计部门和研究机构的广泛重视，对杆塔破坏的原因及其机理揭示

3、已经成为一个研究热点。因此，输电线路塔线体系在脱冰过程中的动力响应研究及输电塔线体系中杆塔的安全性研究具有十分重要的工程实用价值。本论文以四川500kV月普双回线61＃－66＃实际线路段为研究对象，首先建立六塔七档塔线体系耦合有限元模型，模拟研究该塔线耦合体系在不同脱冰工况下杆塔的应力和变形。对该线路段65＃耐张塔倒塌事故分析表明，采用杆梁混合模型分析得到的各种工况下该杆塔发生破坏区域的应力均小于材料的许用应力，说明杆塔的破坏与其结构的细节有关。为此，考虑该杆塔破坏区域螺栓和连接板之间的连接细节、螺栓预紧力、螺杆和螺孔之间的间隙等，建

4、立了该杆塔的实体和杆梁混合有限元模型。利用该模型计算了覆冰工况下的应力和变形，通过杆塔上除考虑螺栓连接细节区域之外典型位置的应力和变形与塔线耦合体系模型计算结果的比较，验证了实体和杆梁混合有限元模型及其方法的正确性。利用获得的杆塔实体和杆梁混合有限元模型，模拟研究不同载荷工况下螺栓预紧力大小对螺栓的滑移和杆塔构件应力的影响。结果表明，过小的预紧力会导致螺栓产生明显滑移，增大螺栓和杆塔构件的应力，因而螺栓预紧力不足可能是导致杆塔破坏的主要原因之一。本论文提出的分析方法为输电杆塔的破坏原因分析提供了一种有效的途径，数值模拟结果对杆塔设计的

5、改进具有参考价值。关键词：输电杆塔，数值模拟，耐张塔，滑移，螺栓预紧力I英文摘要ABSTRACTAsanimportantlife-lineengineeringinpowergridinChina,over-headtransmissionlinesareresponsibleforthetransmission,regulationanddistributionofelectricity.Thenormaloperationoftransmissionsystemisdirectlyrelatedtotherealizationo

6、fthefunctionofthewholepowersystem.Failurecausedbytheicingandice-sheddingoftransmissionlineshasalwaysbeenoneofthenaturaldisasterswhichthreatenthenormaloperationofpowersystem.Inrecentyears,theaccidentofconductorruptureortowercollapseoftransmissionlinetowersystemhappensfro

7、mtimetotime,whichhasattractedwideattentionofthedesigndepartmentandresearchinstitutions,andthereasonsormechanismfortowerdamagehavebecomearesearchhotspot.ThispapertakesNo.61-No.66actuallinesectionofSichuan500kVYue-Pugeneraldoublecircuitastheresearchobject,byuseoffiniteele

8、mentnumericalmethod,firstly,weestablishedsixtower-sevenspantower-linecouplingsystemfiniteelementmodel,andnumer