下击暴流下高压角钢输电塔极限承载能力分析

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1、广州大学硕士学位论文下击暴流下高压角钢输电塔极限承载能力分析专业：建筑与土木工程硕士生：哈森指导教师：刘树堂、刘智勇摘要输电塔结构是一种在输电系统中被广泛应用的高次超静定空间结构。随着我国经济和现代化的不断发展，输电系统已经成为国家经济发展的生命线，它的安全可靠性越来越受到重视。输电塔结构的安全直接关系到整个输电系统的安全。因此，研究输电塔结构的极限承载能力具有重要的工程价值与现实意义。输电塔结构在雷暴气候条件下时常发生倒塔的现象，其中下击暴流造成输电塔倒塔情况最多，带来了巨大的经济损失，而我国暂时对于下击暴流所引起的近地面强风不了解。由于输电塔结构的设计规范

2、采用的风荷载都是大气边界层近地风，而边界风与下击暴流有本质上的区别。因此，研究下击暴流对输电塔-线抗风设计的影响是十分必要的。本文在已有研究资料的基础上,对输电塔架结构的理论分析方法以及受力性能进行了全面地研究和分析，在分析过程中分别考虑了几何非线性与材料非线性对输电塔结构的力学性能影响，即对输电塔结构进行了考虑双重非线性的非线性屈曲分析。本文采用ANSYS有限元分析软件建立了输电塔-线空间结构体系，将下击暴流荷载按照公式计算并加载到输电塔结构上分析其弹塑性性能，确定其内力、位移和变形。对塔线体系在不同风向角的击暴流作用下进行了分析研究，得出了输电塔-线结构在

3、各种工况下的极限承载力，发现0°工况的承载能力最高；45°工况下输电塔承载力最低，塔身薄弱部位位于塔腿处，印证了现实中众多输电塔由于塔腿破坏造成倒塔的现象。分别讨论了塔线体系模型、风向角、风剖面模型以及最大风速高度参数Zmax对输电塔承载能力的影响。其中，研究发现输电塔在下击暴流作用下的极限风速会随着最大风速高度Zmax的增大而增大，在输电塔处于极限荷载作用时塔身同一高度处的节点位移是十分相近的。关键词：输电塔；下击暴流；ANSYS；非线性；极限承载力I下击暴流下高压角钢输电塔极限承载能力分析II广州大学硕士学位论文Analysisonultimatebear

4、ingcapacityofhighvoltageanglesteeltransmissiontowerunderdownburstMajor:ConstructionandcivilengineeringName:HaSenSupervisor:LiuShutang,LiuZhiyongAbstractThetransmissiontowerstructureisahigh-orderstaticallydeterminatespacestructurethatiswidelyusedinpowertransmissionsystems.Withthecons

5、tantdevelopmentofourcountry'seconomyandmodernization,thetransmissionsystemhasbecomethelifelineofthecountry’seconomicdevelopment,anditssafetyandreliabilityareincreasinglyvalued.Thesafetyofthetransmissiontowerstructureisdirectlyrelatedtothesafetyoftheentiretransmissionsystem.Therefore

6、,itisofgreatengineeringvalueandpracticalsignificancetostudytheultimatebearingcapacityofthetransmissiontowerstructure.Thetransmissiontowerstructureoftencollapsesunderthunderstormclimateconditions.Amongthem,downdraftscausethelargestnumberoftransmissiontowercollapses,whichbringshugeeco

7、nomiclosses,InChina,thestrongwindscausedbydownburstdidnotbestudiedtoomuch.thedesignspecificationsofthetransmissiontowerusedintheatmosphericboundarylayerwind,andtheboundarywindisessentiallydifferentfromthedownburststorm.Therefore,itisverynecessarytostudytheimpactofdownburstontransmis

8、siontower-linewindr