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输电线路是关系国计民生的生命线工程,作为输电线路的支撑结构,输电铁塔的安全可靠直接决定着整个输电线路和电网的正常运行。伴随输电线路规模的日益扩大,输电铁塔的倒塌事故也逐渐增多,尤其在大风和覆冰情况下输电铁塔更容易受到破坏,因此分析输电铁塔的力学特性具有重要的理论意义和工程实用价值。 作为高次超静定空间结构的输电铁塔,目前的研究分线性分析和非线性分析两种方式。本文在总结已有研究成果和设计资料的同时,结合不同类型输电铁塔的特点,对猫头塔和酒杯塔进行了分析和讨论,研究铁塔结构的受力特点。 首先,在已有的研究基础上,根据工程实际设计资料,分析和模拟了输电铁塔在最大风和最厚覆冰两种工况下的荷载。借助大型有限元分析软件 ANSYS,建立了220KV输电线路典型直线铁塔模型,分别建立猫头塔和酒杯塔的桁梁混合模型。激活几何和材料非线性选项,完成材料模型和求解设置,比较分析了两种铁塔在危险工况下的力学响应。通过比较发现酒杯塔在最大风时的位移反应要优于猫头塔,而猫头塔在最厚覆冰时的反应要优于酒杯塔。 其次,对两种输电铁塔进行了模态分析,分别提取猫头塔和酒杯塔的前6阶模态,比较了两塔在自重条件下的自振频率和振型。通过分析发现酒杯塔在初始阶的自振频率大于猫头塔,而后猫头塔的自振频率逐步超过酒杯塔。两铁塔的自振振型基本相同。 最后,选取Ⅱ类地区,8度烈度下的地震反应谱,得出相应的加速度-频率设计反应谱,在模态分析的基础上分别对两个铁塔进行谱分析。通过分析得到两个铁塔在地震设计反应谱下的响应,通过扩展和合并前10阶模态,得到5阶有效模态,比较两个铁塔的地震设计反应谱响应,得出与模态分析相似的结论。