长塔腿整体稳定分析.doc

长塔腿整体稳定分析 郑勇1；肖洪伟1；杨利容2；王周胜2 （1、中国电力工程顾问集团西南电力设计院，四川成都 610021； 2、西华大学建筑与土木工程学院, 四川成都 610039） [摘要]：本文利用ANSYS软件对长塔腿在不同节间、不同布置型式、不同主斜材刚度比下整体稳定承载能力进行分析比较。研究结果表明，节间数越大，塔腿的整体稳定承载能力越低；设置塔腿过渡段实际上增加了塔腿的节间数，塔腿的整体稳定承载能力降低；当主材不变，在满足斜材强度和稳定的前提下加大斜材截面规格，当节间数超过5时，塔腿整体稳定极限承载能力有一定的增大，但增大不明显。 [关键词]：长塔腿；整体稳定；极限承载能力 0 前言 随着特高压输电线路的建设，铁塔的尺寸、负荷发生了质的变化，铁塔趋于大型化。同时，为满足山区线路建设环境保护的要求，设计采用了长塔腿（一般为12～15m，最长可达18m）型式。为实现较高的材料利用率，长塔腿都是通过设置多分隔的辅助材使其单肢稳定承载力与强度设计值相接近，使构件达到满应力设计。但随着塔腿高度的增大和分隔数的增加，大变形产生的二阶效应可能会使塔腿受力性能变差，对其稳定承载力产生一定的不利影响。本文采用ANSYS软件对长塔腿不同节间、不同布置型式、不同主斜材刚度比下整体稳定承载能力进行分析比较。 1 分析模型 1.1 长塔腿研究分类 塔腿布置型式按无过渡段辅助材未再分（A型）、无过渡段辅助材再分（B型）和有过渡段（C型）三种，过渡段取3m。以6节间为例，塔腿布置型式见图1。主材选用L200×24B，斜材选用125×8H。腿长按3～15m，2～10节间分隔考虑。布置型式A和布置型式C按铰接考虑，布置型式B分别按铰接和固接考虑。 A型 B型   C型 图1 塔腿布置型式 在主材规格不变的情况下，以斜材满足强度、稳定性要求的基础上逐步加大斜材规格（改变主斜材的刚度比）进行分析比较。对布置型式B，腿部斜材规格分别取L125×8H、L125×10H、L140×10H进行分析。 1.2 荷载情况 分别按600风荷载作用和900风荷载作用下进行长塔腿有限元整体稳定分析，荷载情况见图2。 第一组荷载情况：600（单位：KN） 第二组荷载情况：900（单位：KN）  图2 荷载情况1.3 有限元模型 根据结构实际受力特点，本次有限元分析模型中，塔腿主材、斜材和辅助材料分别采用188梁单元，选用相应的截面特性，建立有限元模型，划分网格，在两端点施加自由度约束，在上施加荷载，分别对种形式进行分析。 首先进行静力分析，然后进行特征值分析和模态扩展分析，求得线性解。利用特征值的分析结果进行非线性分析，激活大变形效应，重新施加荷载，施加扰动，执行分析。（为图2的已知指定荷载），即为该模型的极限承载能力，极限荷载系数分析结果见表1～表2。 表1 极限荷载系数 节间数 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A型（600风） 1.602 1.595 1.576 1.547 1.537 1.525 1.512 1.380 1.380 A型（900风） 1.600 1.595 1.572 1.539 1.508 1.492 1.452 1.380 1.380 C型（600风） 1.598 1.534 1.522 1.507 1.465 1.439 1.410 1.312 1.168 C型（900风） 1.580 1.525 1.470 1.435 1.403 1.288 1.180 1.158 1.158 B1型（600风） 1.608 1.555 1.565 1.556 1.522 1.522 1.520 1.476 1.372 B1型（900风） 1.597 1.540 1.555 1.565 1.490 1.480 1.440 1.427 1.337 B2型（600风） 1.605 1.565 1.557 1.555 1.505 1.530 1.525 1.480 1.478 B2型（900风） 1.600 1.551 1.554 1.565 1.500 1.505 1.455 1.432 1.412 B3型（600风） 1.604 1.556 1.557 1.588 1.510 1.530 1.490 1.480 1.450 B3型（900风） 1.601 1.543 1.555 1.566 1.505 1.505 1.458 1.