覆冰荷載作用下高壓輸電塔結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理研究.pdf

1、本文采用靜力加載試驗(yàn)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(jī)理，并據(jù)此提出了相應(yīng)的改進(jìn)的建議設(shè)計(jì)方法。具體工作如下： 首先，截取某實(shí)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(shè)計(jì)了兩組單、雙塔段試件。在滿足現(xiàn)有客觀試驗(yàn)條件的基礎(chǔ)之上，為避免縮尺比例過大導(dǎo)致尺寸效應(yīng)顯著，對(duì)單塔段按照2：3的幾何比例進(jìn)行設(shè)計(jì)加工；同時(shí)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(shè)計(jì)加工了雙塔段試件。單、雙塔段均分為有橫隔和無(wú)橫隔。通過對(duì)兩組單、雙塔段進(jìn)行加載試驗(yàn)考察其受力全過程行為并進(jìn)行對(duì)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(shè)橫隔面，對(duì)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(duì)試驗(yàn)塔段結(jié)構(gòu)進(jìn)行了實(shí)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(jī)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(yàn)荷載大小和施加方式對(duì)有限元模型進(jìn)行計(jì)算。將最終計(jì)算結(jié)果于試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，所有四個(gè)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(yīng)變發(fā)展情況等方面均與試驗(yàn)高度吻合，從而驗(yàn)證了計(jì)算方法的合理性和準(zhǔn)確性。 最后，基于上述數(shù)值模擬方法，依據(jù)實(shí)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(duì)模型進(jìn)行加載計(jì)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