覆冰荷载作用下输电线路结构可靠性评估及断线分析

摘要

近年来，覆冰灾害事故在全国各地时有发生，给电网公司和国民经济带来了不可估量的损失，为了确保输电系统的正常运行，研究输电塔-线体系在可能发生的极端覆冰天气下输电杆塔的可靠性以及断线工况下杆塔动力特性具有一定的实用价值。
　　本文采用了有限元法来研究覆冰环境下输电塔的力学特性，运用ANSYS软件进行结构分析，建立了塔架的有限元模型，考虑了材料非线性来研究结构在弹塑性阶段的力学性能，也考虑结构几何非线性来研究结构的大变形对结构力学性能的影响，分析得到了杆塔的极限承载冰厚。
　　针对目前输电杆塔结构可靠性分析存在的难点，本文将基于有限元非线性屈曲分析得到的结构极限承载力与杆塔可靠性分析结合起来，从结构整体响应出发去评估覆冰作用下杆塔的安全性。结构可靠度分析选取南方某段输电线路为分析对象，建立了该段线路的输电塔-线体系有限元模型并进行极限承载力分析，找出该段线路的薄弱杆塔，以材料的弹性模量和强度的样本值为基础循环计算得到了薄弱杆塔极限承载力的样本，以该样本得到了杆塔的极限承载能力的分布类型及其参数，最后运用一次二阶矩法，结合极限状态方程计算了薄弱杆塔在不同工况下的可靠度。
　　针对断线分析，本文建立了单个耐张段模型，并进行了覆冰有风环境下的单根导线断线分析，提取了耐张段中每基杆塔的位移响应及底座的支座顺线向反力，并选取了每一基杆塔上的主材提取了轴力时间曲线，最后进行了冲击系数的计算分析。通过对数据进行整理分析，分析了断线后各基杆塔的变形趋势，比较了各基塔的动力响应。
　　综上所述，通过本文的研究将有助于设计人员在设计时让杆塔布置更加经济合理，同时在线路改造时也能提供一些有益的参考。

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1 绪 论

1.1课题的背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3研究内容

2 输电塔极限承载力分析

2.1引言

2.2输电杆塔概述

2.3杆塔建模

2.4非线性分析

2.5导（地）线有限元模型

2.6导（地）线荷载的计算

2.7杆塔承受的导（地）线荷载

2.8杆塔极限承载能力分析

2.9本章小结

3 输电线路杆塔可靠度分析

3.1结构可靠度基本概念

3.2结构功能函数

3.3结构可靠度的普遍表达式

3.4 JC法

3.5结构体系可靠度

3.6杆塔功能函数模型

3.7杆塔极限承载力样本及其概率分布验证

3.8杆塔结构可靠度计算所考虑的荷载效应和工况

3.9某段耐张段中薄弱杆塔可靠度实例分析

3.10本章小结

4 输电塔-线体系断线分析

4.1体系的动力响应

4.2输电线路断线工况分析步骤

4.3导（地）线单位水平风荷载及比载

4.4单根导线断线分析

4.5杆件冲击系数计算

4.6本章小结

5 总结与展望

5.1主要结论

5.2后续展望

致谢

参考文献

附录