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随着我国电网的发展,电压等级不断的迈向超高压、特高压。作为输电线路中的主要支撑结构——输电塔,也逐渐的大型化。目前许多输电塔都采用螺栓连接,这种塔的结构形式越大型,螺栓连接的数目就越多,螺栓间隙对输电塔的影响越不容忽视。做为重要的生命线工程,输电塔的结构形式比较复杂,工程造价高。但由于输电塔自身具有高柔性的特点,使得其对于风荷载特别敏感,容易遭到风灾的破坏。研究输电塔结构在风荷载作用下的受力情况,对于评估输电塔结构的安全性,具有十分重要的意义。
本文以1000kV晋东南~南阳~荆门输电线路工程中的直线塔型ZMP2-60为研究背景。研究存在间隙的螺栓连接受力变形的过程,并通过有限元分析软件建立不考虑螺栓间隙的输电塔模型和考虑螺栓间隙的输电塔模型。从受力、变形、局部螺栓扩孔等方面进行研究,对比得出螺栓间隙对输电塔的影响。在研究过程中综合应用ANSYS与CAD软件的接口能力。合理运用APDL参数化语言,结合MATLAB生成的螺栓间隙随机数据,使考虑螺栓间隙的输电塔建模得以实现。根据输电塔中螺栓间隙的大小不相同的实际情况,在建模过程中考虑了螺栓间隙的随机性。根据数理统计中各种随机分布的特点,在本次分析中螺栓间隙值取为正态分布。在风荷载下的受力分析中,考虑0°、45°、60°、90°四种风向角作用。根据数值分析结果,螺栓间隙使ZMP2-60输电塔的塔顶位移增加15%~30%。根据位移失效准则,在各个风向下螺栓间隙使输电塔的极限承载力降低了3%~6.6%。