基于少自由度并联机构的铁塔基础变形实验装置设计-论文.pdf

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1、第15卷第l9期2015年7月科学技术与工程Vok15No．19Ju1．20151671——1815(2015、19-．0169-06ScienceTechnologyandEngineering⑥2015Sci．Tech．Engrg．基于少自由度并联机构的铁塔基础变形实验装置设计刘冠辰'王孟徐辉’刘荣海(华北电力大学机械工程系，保定071003；华北电力大学云南电网公司研究生工作站；云南电网有限责任公司电力科学研究院，昆明650217)摘要在日常生活中，输电线路常常扮演着不可或缺的角色，而输电铁塔基础的稳定与否对线路的正常运行至关重要。对基础

2、变形的实验装置进行了模拟设计，装置模型选取少自由度并联机构，三维建模后进行运动仿真，验证了模拟实验的可行性。选取了合适的驱动方式使装置能满足三方向的行程需求，利用实时控制方式的虚拟仿真技术对装置进行控制，并根据模拟条件对装置进行了刚度、强度设计。关键词基础变形输电铁塔少自由度机构计算机仿真中图法分类号TU433；文献标志码A电力行业是国民经济发展的基础，安全、可靠、上层部分内部产生附加应力，当铁塔构件的内力在充足的电力供应，直接关系到国民经济的发展和社附加应力的作用下超过材料的许用应力时，将导致会的和谐稳定。近年来，经济的飞速发展对电能铁塔结构

3、的破坏，引发安全事故。根据电力部门的需求进一步提高，输电走廊趋于饱和，并且输、配电实践经验，对于根开在4～7m的自立式直线塔的不站的选址又有诸多限制，所以输电线路不可避免地均匀沉降量必须控制在12．7～25．4mm之间才能经过煤矿开采、冻土等基础变形区。目前在我国保证其自身的稳定性』。煤矿采空区已建成的输电线路中已有多处铁塔基础发生沉降、倾斜或滑移，如内蒙古乌海伊公线50号铁塔，山西省长治市境内的110kV漳库I、Ⅱ回l5～22号铁塔，库襄线2～6、17～44号铁塔，220kV漳长I、II回11—15号铁塔，阳淮500kV输电线路第3回的S号塔

4、及第2回的G号铁塔，贵州省境内的220kV输电线路站鸡I回021铁塔，西安110kV北西线25号铁塔等J，这些安全隐患有可能导致许多不堪设想的事故。1地表变形对铁塔的损害机理1．1地表下沉对高压输电铁塔的影响地下开采导致的地表下沉会引起输电铁塔基础的下沉，实测表明，基础下沉量与该处的地表下沉量基本一致，特别是在高潜水位矿区，地表下沉将导致地下潜水位相对上升。当地表下沉致使地面潜水位图1地表不均匀沉降引起的铁塔倾斜接近或高于铁塔基础底面时，基础土被水浸泡软化Fig．1Towertiltcausedbysurfaceunevensettlement

5、和低气温情况下的冻胀现象都将严重威胁铁塔基础的稳定性。铁塔基础底面的不均匀沉降将导致铁塔1．2地表倾斜对高压线塔的影响输电铁塔基础底面积小，高度大，属于杆状构筑2015年2月27Et收到云南省电网公司科技项目(KY—N14161)资助物，对倾斜变形敏感。地表倾斜通过地基与高压铁塔第一作者简介：刘冠辰(1990一)，硕士研究生。研究方向：无损检基础之间的相互作用传递到铁塔，铁塔倾斜导致倾覆测、x射线探伤、输电线路工程等。E-mail：~zmax@qq．tom。力矩的增加以及档距、高差变化，改变了输电线路的170科学技术与工程15卷运行工况，从而产

6、生诸如绝缘子串倾斜、横担变形、导足以下几点要求：线弧垂超标等安全问题。地表倾斜对输电线路影响较1)能对实验室状态下的四个塔脚点、】，、z三复杂，影响的对象包括铁塔及其基础、绝缘子串、线路个方向位移调节；档距等，主要体现在：①对输电铁塔及基础的影响；②2)四个塔脚点的位移调节保证互不干涉，且每对档距、弧垂和悬垂串的影响；③对近地距离的影响。个塔脚点的位移调节也应互不干涉；1．3地表水平变形对高压线塔的影响3)根据实验条件下有足够的调节空间，即、地表水平变形通过铁塔基础的底面和侧面，使y、z三个方向的位移调节量需满足实验条件；塔基受到附加的拉伸或压

7、缩应力作用。地表水平变4)装置在实验过程中必须能够实现自锁，即在形，尤其是拉伸变形，对塔基的破坏作用很大。塔基某一可调范围内的空问位置，每个塔脚点都能自锁抵抗拉伸能力远小于抵抗压缩的能力，所以较小的并保证自由度为0；地表拉伸变形可能使塔基产生开裂性裂缝。5)保证足够的机械强度、刚度，要保证装置在1．4地表曲率对塔基的影响施加荷载过程中不被破坏，并且避免因装置自身变地表曲率变形表示地表的倾斜程度，由于出现形导致的误差，装置调节过程中应每个方向应施加了曲率变形，地表形状将由原来平面变成曲面。在不小于10000kN的力。正负曲率作用下，各有两种情况，

8、一种是塔基全部切2．2装置模型选取及依据入地基，另一种是塔基部分切人地基。塔基在受到目前，关于基础变形对铁塔影响以理论研究为正负曲率影响下，将按地基反