覆冰荷載作用下高壓輸電塔結(jié)構(gòu)破壞機理研究.pdf

1、本文采用靜力加載試驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法研究了高壓輸電塔結(jié)構(gòu)在覆冰荷載作用下的破壞模式和倒塌機理，并據(jù)此提出了相應的改進的建議設計方法。具體工作如下： 首先，截取某實際在役貓頭塔靠近塔頭部位的典型塔段作為原形結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同相似比例分別設計了兩組單、雙塔段試件。在滿足現(xiàn)有客觀試驗條件的基礎之上，為避免縮尺比例過大導致尺寸效應顯著，對單塔段按照2：3的幾何比例進行設計加工；同時為了考慮結(jié)構(gòu)端部約束非剛性性能的影響，按照1：2的幾何

2、比例設計加工了雙塔段試件。單、雙塔段均分為有橫隔和無橫隔。通過對兩組單、雙塔段進行加載試驗考察其受力全過程行為并進行對比，發(fā)現(xiàn)受壓主材的失穩(wěn)破壞是所有試件的基本破壞模式，而通過增設橫隔面，對于提高結(jié)構(gòu)極限承載力、改善整體受力性能具有非常顯著的作用。 其次，采用通用有限元程序ANSYS對試驗塔段結(jié)構(gòu)進行了實體建模分析。為了能夠更加深入全面地把握結(jié)構(gòu)諸如構(gòu)件局部屈曲模態(tài)等破壞機理和特征，完全采用了殼單元模擬結(jié)構(gòu)中的角鋼構(gòu)件。分析過程

3、中，按照試驗荷載大小和施加方式對有限元模型進行計算。將最終計算結(jié)果于試驗進行對比發(fā)現(xiàn)，所有四個模型的分析結(jié)果在破壞模式、破壞位置以及關(guān)鍵截面應變發(fā)展情況等方面均與試驗高度吻合，從而驗證了計算方法的合理性和準確性。 最后，基于上述數(shù)值模擬方法，依據(jù)實際尺寸建立了整塔有限元模型，并按典型覆冰極端工況下的荷載大小和作用方式對模型進行加載計算。結(jié)果表明，在不同覆冰荷載工況下輸電塔也呈現(xiàn)出不同的破壞規(guī)律；而且由于檔距不均勻、脫冰不均勻等因