高压线塔的结构优化设计.doc

摘 要：随着我国电力的不断发展，输电线路作为电力的动脉，它的稳定安全的运行关乎着我国国民经济的稳定发展。而输电线塔的塔架作为支撑着输电线路的空间的结构，它的安全可靠的运行，是输电线路稳定运行的重要保证。但是由于近些年来自然环境在不断地恶化，也从而出现了极端的天气，输电线塔的塔架在这种极端天气下很容易出现倒塔的情况，所以，研究输电线塔在复杂的情况下的静力学和动力学特性对于提高输电线路的安全有着很大的工程价值。

本篇论文使用有限元软件ansys15.0，根据设计参考的资料，进行输电线塔塔架模型的建立，并且提出了输电线塔塔架在风载荷、覆冰载荷以及基础沉降等工况下的研究处理方法。

以鼓式输电线塔为例子，根据设计规程，通过分析和计算得出了输电线塔的塔架在受到风载荷、覆冰载荷以及自重的条件下的变形云图、等效应力分布云图以及轴向力分布图，从而分析输电线塔的实际受力情况，并且验算了结构部件的稳定性以及杆件的安全系数。

研究了鼓式输电线塔塔架的动力特性，并进行了模态分析，得到了圆管截面钢和角钢输电线塔的前六阶的自振频率以及振型，通过研究分析得出塔腿和塔身部分很容易过早的出现局部的模态，并且在第六阶时，塔腿的中下部分受到了最大的变形位移。

最后讨论了圆截面钢在受到相同载荷的情况下较角钢省料的情况，从而完成了输电线塔的结构优化设计。

关键词：输电线塔塔架；静力特性；动力特性；结构优化

目 录

摘 要

ABSTRACT

第一章  绪论-1

1.1研究背景-1

1.2输电线塔体系国内外研究现状-1

1.3本文研究的主要内容-2

第二章  输电线塔的有限元建模及分析-3

2.1输电塔的概况-3

2.2有限元分析基础理论-5

2.2.1有限元理论概述-5

2.2.2有限元建模的基本要求-6

2.3输电线塔体系有限元模型的建立-6

2.3.1单元的选取-6

2.3.2输电线塔模型的建立-7

2.4输电线塔体系所承受的载荷-13

2.4.1风载荷-14

2.4.2覆冰载荷-14

2.4.3基础沉降-14

2.5本章小结-14

第三章  输电线塔静力特性的分析-16

3.1风载荷作用下输电线塔的静力分析-16

3.1.1输电线塔风载荷的计算-16

3.2覆冰载荷作用下的输电线塔塔架的静力分析-20

3.2.1输电线塔覆冰载荷的计算-21

3.3输电线塔塔架在风载荷覆冰载荷作用下的静力分析-21

3.3.1圆截面钢输电线塔0°风向（最大迎风面）-22

3.3.2 圆截面钢输电线塔90°风向（最小迎风面）-24

3.3.3角钢输电线塔塔架0°风向（最大迎风面）-26

3.3.4角钢塔架90°风向（最小迎风面）-28

3.4结构部件的稳定性计算：-30

3.5本章小结-32

第四章  输电线塔的动力特性分析-34

4.1模态分析理论-34

4.2输电线塔的模态分析-34

4.2.1输电线塔的自振频率-34

4.2.2输电线塔的振型-35

4.3省料分析-40

4.4本章小结-41

第五章  结论与展望-42

5.1结论-42

5.2展望-42

致  谢-43

参考文献-44