送电线路杆塔结构风荷载作用下可靠度分析及应用研究

摘要

风荷载是送电线路杆塔结构的主要控制荷载，其直接影响着杆塔结构的可靠度水平。我国拟建设的特高压(750KV，±800KV，1000KV)送电工程，现有的设计规程《110～500kV架空送电线路设计技术规程》 DL/T5092-1999和《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》DL/T5154-2002已不再适用特高压送电杆塔结构的设计，其风荷载取值及其他设计参数的确定是迫切需要解决的问题。因此，本文基于可靠度设计理论，研究了特高压送电线路杆塔结构设计风荷载取值和结构重要性系数的取值方法。此外在可靠度理论的应用方面，保证送电线路塔架结构的可靠度要求的同时使结构重量最低的优化方法的研究，是本文研究的另一个问题。 本文的主要研究工作如下： ①介绍了结构可靠度原理和计算方法。对比分析了常用的结构构件的可靠度计算，并总结了各自的优缺点，选用JC法编制了可靠度计算程序；介绍了常用的结构系统可靠度计算方法。 ②讨论了针对现行架空送电线路设计规程，在正常运行工况(恒载和风荷载组合)下，设计表达式中影响杆塔结构设计可靠度的主要设计参数，利用自行编制的可靠度计算程序，研究了各设计参数对结构设计可靠指标的影响规律。并分析了现行规程杆塔结构设计表达式所蕴涵的可靠指标水平。 ③基于各参数对杆塔结构设计可靠指标的影响规律的分析，提出了基于可靠度的特高压送电线路杆塔结构重要性系数和设计风荷载取值的方法。以云南－广东特高压送电线路杆塔结构为例，分析了其重要性系数和设计风荷载的合理取值，该结论已纳入相关课题的研究成果。 ④本文在基于可靠度的塔架优化方面，给出了在桁架结构体系可靠度约束条件下以结构最小重量为目标的优化方法，并编制了相应的桁架结构优化程序，使用程序对一空间桁架模型进行了优化分析。对基于可靠度的塔架结构重量优化应用进行了初步探讨。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1选题背景

1.2杆塔结构可靠度研究现状

1.3本文的研究目标、内容

1.3.1研究目标

1.3.2主要研究内容

2结构可靠度原理和计算方法

2.1结构可靠性的概念

2.2结构功能函数

2.3结构可靠度的普遍表达式

2.4结构可靠度的主要分析过程

2.5结构可靠度的基本假定

2.6结构可靠度计算方法

2.6.1结构可靠度计算方法介绍及比较

2.6.2 JC法程序的编制

2.7结构系统可靠度的计算

2.7.1结构系统可靠度的一般原理

2.7.2关于结构系统的失效

2.7.3结构系统可靠度计算方法

2.8 小结

3杆塔结构可靠度影响因素及规律分析

3.1杆塔结构特点

3.2杆塔结构可靠度计算所考虑的荷载效应和工况

3.3现行规程的结构计算的基本规定

3.4杆塔结构可靠度计算方法

3.4.1杆塔结构构件可靠度计算方法

3.4.2杆塔结构体系可靠度计算方法

3.5影响杆塔结构构件可靠度的设计参数及其影响规律

3.5.1影响杆塔结构构件可靠度的设计参数

3.5.2各设计参数对构件可靠度的影响规律分析

3.6影响杆塔结构体系可靠度的设计参数及其影响规律

3.6.1影响杆塔结构体系可靠度的设计参数

3.6.2各设计参数对结构体系可靠度的影响规律分析

3.7现行规程杆塔结构可靠度水平分析

3.8小结

4基于可靠度的特高压送电杆塔结构重要性系数和风荷载取值研究

4.1问题的提出

4.2基于可靠度的送电杆塔结构重要性系数及风荷载取值方法

4.3云南至广东±800KV特高压送电工程计算算例

4.3.1可靠度计算中设计参数的取值

4.3.2线路沿线风速统计情况

4.3.3线路沿线各县份杆塔结构构件可靠度计算

4.3.4线路沿线各县份杆塔结构体系可靠度计算

4.3.5线路目标可靠度的确定

4.3.6杆塔结构可靠度的经济指标分析

4.3.7各种设计工况下该线路杆塔结构构件及体系可靠度汇总

4.3.8基于可靠度的结构重要性系数及风荷载取值建议

4.4小结

5基于可靠度的塔架结构重量优化应用初探

5.1基于可靠度的塔架结构重量优化设计模型

5.2基于可靠度的塔架结构重量优化设计方法

5.2.1思路和步骤

5.2.2程序的编制

5.3塔架结构重量优化算例

5.3.1塔架初始参数

5.3.2优化结果

5.3.3考虑稳定控制的塔架结构重量优化

5.5小结

6结束语

6.1主要结论

6.2存在的问题和后续研究工作的展望

致 谢

参考文献

附 录