螺栓滑移对承受非均匀沉降输电塔影响的数值模拟.pdf

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1、中国科学技术大学硕士学位论又螺栓滑移对承受非均匀沉降输电塔影响的数值模拟作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：高康同屈心固体力学陈海波教授二。一二年五月Y吣帅2哪!I哪2吣5眦哪2眦6岫7唧UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationformaster'sdegreeNumericalSimulationoftheEffectofBoltSlippageonTransmissionTowerwithBaseUnequalSettlementAuthor’SName：speciality：Supervis

2、or：Finishedtime：KangGAOSolidMechanicsProf．HaiboCHENMay,2012中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：签字日期：中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件

3、和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。口公开口保密(年)作者签名：签字日期：导师签名：签字日期：摘要摘要输电系统是现代社会一项重要的生命线工程，其中假设输电线路的输电塔的安全至关重要。随着煤矿采空区的扩大和冻胀区输电塔数量的增加，非均匀沉降对输电塔的影响研究显得越来越重要。输电塔中多采用角钢以螺栓连接而成，考虑装配需要，螺柱与螺孔之间须预留1．5mm至3mm的间隙，当输

4、电塔承受一定载荷时螺栓连接接头会发生滑移。目前，输电塔的设计和研究大多忽略螺栓滑移的影响。本文利用有限元方法研究螺栓滑移对承受非均匀沉降输电塔的影响，分别建立了模型塔和足尺寸输电塔两个模型。首先，利用大型有限元软件ANSYS先对其进行不考虑滑移的刚性模型模拟，并与设计输电塔专业工程软件一道亨满应力软件对比，计算结果吻合较好，其中梁一桁混合．，t元对输电塔简化较符合工程实际。其次，选取塔中典型的螺栓接头，通过实验得出接头的力．位移关系曲线，并用非线性弹簧将其引入到ANSYS有限元分析中，建立含滑移输电塔模型，．探讨了滑移对承受非均匀沉降输电塔的承载能力以及受力、变形

5、的影响。分析表明，无沉降时，两种模型得出的承载能力相差不大：有沉降时，不考虑滑移的模型塔承载能力随沉降量的增加而大幅下降，而考虑滑移模型塔的承载能力下降相对较缓慢。另一方面，承受相同的非均匀沉降荷载，含滑移模型的变形比刚性模型的变形要大很多。考察杆件受力，发生沉降后，螺栓滑移使塔腿产生附加内力。足尺寸输电塔模拟中，考虑滑移时，非均匀沉降引起的附加内力在塔身中传递更高。随着高度增加，塔腿轴力下降比刚性模型要慢，在塔身的底部，斜撑杆的轴力比刚性模型的小。从螺栓连接接头的力．位移关系曲线中可以看出，连接接头滑移前的刚度和所研究的两个模型中的杆的轴向刚度是一个量级，而刚性

6、模型中，其刚度无穷大，这就高估了模型的刚度。本文建立考虑连接接头滑移前刚度的滑移模型，研究其动态特性，并与传统的刚性模型对比。分析表明，滑移模型的固有频率要比刚性模型低，斜撑杆和横隔杆的滑移对输电塔的一阶弯曲模态的影响不大，但对扭转模态以及高阶弯曲模态影Ⅱ向比较明显。本研究结论对于实际承受非均匀沉降输电塔的力学性能评估具有指导意义。关键词：螺栓滑移力一位移曲线非线性弹簧ANSYS非均匀沉降模态AbstractABSTRACTTheelectrictransmissionsystemisanimportantlifelineengineeringinmodemsoc

7、iety，SOitiScriticaltoensurethesecurityofthetransmissiontower．WiththeoldcoalminingareaexpandingandthenumberofelectrictransmissiontowerincreasinginthefrostheavingareasofnorthChina，theinfluenceofthebaseunequalsettlementonthetransmissiontowerisbecomingmoreandmoreimportant．Transmissiontowe

8、rsare