220kV干字型转角塔静力极限覆冰厚度研究

刘春城，李霞辉，刘法栋，毛绪坤

(东北电力大学建筑工程学院，吉林吉林132012)

在架空输电线路工程中，杆塔建设费用约占本体投资的30%以上，直接决定着线路的经济性［1］。而近年来覆冰倒塔事故的频繁发生，给人民生活带来很多不便，经济上造成重大损失［2］。

本文采用有限元结构分析软件ansys，以某电力设计院设计的220 kV干字型转角塔为例，建立计算模型，进行特征屈曲分析和考虑结构初始缺陷的非线性屈曲分析。计算时考虑覆冰有风工况，风速为10 m/s，冰厚取10 mm、15 mm、20 mm，风向为90°，得出结构在各种情况下的应力和位移值，分析其各杆件在不同荷载下力学性能的变化。

1 有限元模型的建立

输电塔采用桁梁混合模型建模，弦杆和主腹杆选用ANSYS中Beam188单元模拟，次腹杆则由杆单元Link8来模拟，梁单元围成铁塔的整个框架。铁塔主材为Q345B角钢，斜材和辅助材为Q235B角钢材料;导线型号为LGJ-300/40，地线选用JLB40-150;水平档距450 m，垂直档距550 m;转角度数为20°。模型见图1。

图1 转角塔模型三维视图

2 荷载施加

当具备了形成覆冰的温度和湿度条件后，风速的大小和风向对导线覆冰大小起重要作用［3］。所以本文考虑覆冰有风工况的作用。

将覆冰厚度折算为塔材的材料密度加载于铁塔上［4］。

导地线垂直荷载:

式中:δ为覆冰厚度;d为导、地线直径;Lv为线路的垂直档距。

导地线风载:

式中:v为风速;κ为风压不均匀系数;usc为导、地线体形系数;LP为线路水平档距;α为风向与导、地线之间的夹角。

杆塔风荷载:

式中:uz为风压高度变化系数;us为体形系数;βz为风振系数;Af为构件承受风压投影面积计算值，取B类地貌;W0为基本风压。……