典型特高压钢管塔抗震能力研究

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高压输电塔作为电力输电系统中的重要组成部分,是高负荷电能输送的载体,也是重要的生命线工程结构。它与一般的土木工程结构不同,兼有塔状高耸结构和大跨度结构的共同特点,如:塔体结构高、跨距大、柔性强等特点。这些特点决定了输电铁塔对地震等灾害荷载反应敏感,容易在灾害荷载作用下发生破坏与倒塌现象。我国是一个地震多发国家,高压输电塔结构在地震作用下一旦遭到破坏,不仅会造成巨额的经济损失,还会引发火灾等次生灾害,对地震救灾和应急恢复也会产生极大的困难。  因此,在国家大力建设特高压线路的背景下,有必要对特高压杆塔进行抗震分析。本文以1000kV典型特高压钢管塔(塔型SZ303)为研究对象,采用数值方法模拟了典型地震烈度和场地组合下的地震动加速度时程,并利用有限元软件 ANSYS对1000kV典型特高压输电直线塔以及塔线耦合体系模型进行了地震动响应研究。首先,利用有限元软件ANSYS建立了7种不同呼高的典型特高压交流直线塔和典型单基耐张塔,以及呼高66m的典型特高压钢管塔的四塔五档线塔线耦合体系的有限元模型。其次,对典型直线型和典型耐张型单基杆塔,以及典型钢管塔的塔线耦合体系进行了模态分析,得到了相应的低阶固有频率和模态振型;然后,论述了地震动时程的数值模拟方法,并对典型直线型单基杆塔进行了地震动反应谱分析,结果表明:1000kV典型特高压钢管塔在典型地震烈度和场地组合条件下具有足够的抗震能力。在考虑行波效应和空间相干效应的前提下,对典型钢管塔的塔线耦合体系进行了多点地震动时程分析,分析出了典型地震烈度和场地组合工况的计算结果,结果表明:由塔线耦合体系模型计算得到的1000kV典型特高压钢管塔地震动应力值大于单基塔地震动的应力值,利用塔线耦合体系模型研究杆塔的抗震性能是必要的;塔线耦合体系模型中的直线型单基杆塔和耐张塔在典型地震烈度和场地组合条件下的地震动时程分析最大应力值均小于杆塔构件的强度极限值,即塔线耦合体系具有足够的抗震能力。
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