溪洛渡右岸电站送电广东直流输电线路工程是国家“十二五”规划云电送粤的重要能源建设项目,是落实国家西部大开发战略、实施西电东送、扩大区域资源优化配置的又一重要举措,同时也是西部水电资源优势转化为经济优势的具体体现。线路经过区域有云南、贵州、广西、广东四省,路径长度约为1250km。本线路工程电压等级为±500kV,采用直流同塔双回路设计,输送容量为6400MW。本工程是我国首条±500kV直流双回路长距离输电线路,设计气象条件复杂、海拔差异大、地形种类繁多,其中为节约工程造价及适应地形复杂性所设计的悬垂转角塔具有结构形式复杂、节点多、杆件的传力过程曲折等特点。而对于悬垂转角塔的相关研究尚不充分,其设计合理性需要经过真型试验及相关数值研究的验证。另外,本文所研究的试验塔主材规格用到Q420 L220x22,属于Q420大规格角钢的范畴。Q420大规格角钢在实际工程中大规模应用仍处于起步阶段,尚未对高强度大规格角钢的受力性能及工程应用开展系统化研究。因此,对Q420大规格角钢受力特性的试验研究及计算参数取值的合理性验证也是本文关注的课题。本文针对呼称高度(铁塔最下层导线横担下平面至杆塔最长腿的底脚板或基础顶面的垂直距离,以下简称呼高)为42m的全方位高低腿±500kV同塔双回直流输电塔进行了以下的试验和理论研究工作:(1)根据SZJ101塔型的使用条件,在满足电气要求条件下,对此塔进行规划设计;对此塔的导地线荷载(正常运行、安装、事故工况等)及风荷载进行计算;应用东北电力设计院铁塔受力分析软件TTA3.0对SZJ101进行受力分析及选材。经优化设计,此塔全高为63.7米,计算重量44.20吨,最大规格主材材质为Q420,型号为L220x22。(2)对选定的塔型进行真型试验,进而得到在十种不同工况下的铁塔杆件的应力情况及整体变形情况;对试验数据进行分析、处理,将试验结果与理论计算结果从杆件内力分析、变形分析、特殊节点应力分析等方面进行对比研究。研究结果表明,铁塔计算结果与试验数据基本吻合。因此,铁塔设计和计算是合理的,其强度、变形均满足外部设计荷载的要求。(3)应用ANSYS有限元软件对试验塔型进行有限元分析,结合真型试验结果数据和TTA计算结果及真型试验实测结果对模型的合理性和精确性进行验证。选取四种典型工况下的计算结果进行分析,结果表明,ANSYS计算结果与TTA计算结果及实测结果较为接近。因此,采用空间钢架理论对铁塔进行受力和变形分析是合理的。(4)在试验数据进行分析、处理的基础上,对Q420大规格角钢的受力特性进行分析,为其在今后工程或钢结构设计中的进一步应用以及推广提供重要依据。分析结果表明,Q420大规格角钢在TTA及ANSYS环境下的理论计算与试验结果基本吻合。因此,Q420大规格角钢的计算参数(回转半径、稳定系数等)取值是合理的,Q420大规格角钢可以在工程中推广应用但应注意大规格角钢在计算时的减孔数量与实际结构图的一致性。(5)铁塔模型因边坡处隔面的约束作用以及塔腿与基础相连的部位在施加约束时为全刚接,受力时在铁塔底部塔腿处产生较大弯矩。因此,建议在铁塔利用TTA进行设计时变坡主材和塔腿主材选材时均应考虑留有10%的裕度。