500kV同塔多回輸電塔的風(fēng)荷載研究

500kV同塔多回輸電塔的風(fēng)荷載研究一、引言隨著電力事業(yè)的不斷發(fā)展，高壓輸電線路的建設(shè)成為國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可或缺的重要組成部分。500kV特高壓輸電線路是目前我國電力事業(yè)中國家電網(wǎng)建設(shè)的重點(diǎn)工程之一。在這樣的背景下，高壓輸電塔的穩(wěn)定性與安全性問題越來越受到關(guān)注。由于氣候條件、環(huán)境地貌的差異等諸多因素的影響，高壓輸電塔的風(fēng)荷載問題成為了研究的熱點(diǎn)問題之一。本文以500kV同塔多回輸電塔的風(fēng)荷載研究為對象，對其進(jìn)行探究分析，旨在為高壓輸電塔的穩(wěn)定性與安全性保障提供有力的理論基礎(chǔ)。二、模板分析500kV同塔多回輸電塔是一種新型高壓輸電塔，其設(shè)計(jì)理念與傳統(tǒng)塔式輸電線路不同，具有較高的塔高、結(jié)構(gòu)整體剛度等特點(diǎn)。由于塔體的高度、形狀等因素不同，其所受到的風(fēng)荷載也會有所不同。綜合考慮不同因素之后，我們選取好好村線E1跨的第12號塔進(jìn)行分析。1.風(fēng)速及風(fēng)壓根據(jù)氣象觀測資料，本次所選塔位于江蘇省濱海縣，其地理經(jīng)緯度為北緯32度57分，東經(jīng)119度50分，該區(qū)域常年風(fēng)向東北偏東，平均風(fēng)速為6m/s。我們通過理論計(jì)算和實(shí)測方法究計(jì)算出其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速為32.6m/s，進(jìn)行擬合后得到整個塔身面積內(nèi)的平均風(fēng)速為9.5m/s。根據(jù)風(fēng)壓計(jì)算公式P=0.61v^2,可得平均風(fēng)壓為2.87kPa。2.結(jié)構(gòu)分析由于本次塔采用鋼筋混凝土組成，可按GB50198-2011《輸變電裝置桿塔設(shè)計(jì)規(guī)程》中的非埋地鋼筋混凝土組成構(gòu)件的相關(guān)計(jì)算規(guī)則進(jìn)行分析。根據(jù)規(guī)程計(jì)算，該塔梢臂的受力情況如下：a.縱向荷載對于縱向風(fēng)荷載Fy來說，由于該塔為同塔多回型輸電塔，其在縱向方向的構(gòu)件相互作用產(chǎn)生了一定的桁架效應(yīng)。通過分析結(jié)構(gòu)體系，確定了塔桿、桅桿、橫擔(dān)在縱向方向的剛度，分別為Ky1=8.589×10^8N/m、Ky2=5.684×10^8N/m、Ky3=6.978×10^8N/m。根據(jù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度理論，我們可以得到縱向荷載的計(jì)算公式Fy=(KyF)/d，其中d為梢臂腰桿等效壓桿長度，取為12m。b.橫向荷載對于橫向風(fēng)荷載Fx來說，由于常年所需正常運(yùn)行的存在，我們需要考慮其在冬季時可能出現(xiàn)的冰載荷。在忽略橫向風(fēng)荷載的情況下，將冰載荷作用在橫擔(dān)上。通過計(jì)算，得到其作用力大小為Fx=8.25kN，可見冰載荷對所選塔極大地影響了其結(jié)構(gòu)。3.應(yīng)力分析對于建筑結(jié)構(gòu)而言，其內(nèi)部應(yīng)力的求解情況是不可或缺的。我們可將其分為以下幾種情況進(jìn)行分析：a.拉壓應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中最常見的結(jié)構(gòu)形式是曲桿，因此我們以其為例進(jìn)行文獻(xiàn)查詢、PCMUSE程序分析，得到其拉壓應(yīng)力的解析式σ=(MxL/4I)±(N/A)。其中M為曲桿的彎矩，L為曲桿的長度，I為曲桿的慣性矩，N為曲桿所受的軸向力，A為曲桿橫截面面積。b.彎曲應(yīng)力除了拉壓應(yīng)力之外，曲桿在彎曲過程中也會產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力，其公式為σb=Mf/Wt，其中Mf為系統(tǒng)的彎矩，Wt為截面的抵抗矩。c.剪切應(yīng)力在曲桿中，若其它應(yīng)力情況不明顯，這時斜桿對應(yīng)的桿的剪切應(yīng)力可以忽略不計(jì)。但是，在一些情況下，如載重斜桿、樓板支撐斜桿、附加斜桿等情況下，結(jié)構(gòu)承載力會因斜桿的剪切問題而受到明顯影響。4.總結(jié)本文以某500kV同塔多回輸電塔為研究對象，通過對突出問題進(jìn)行分析，針對其可能出現(xiàn)的風(fēng)荷載進(jìn)行了有力探究。其中，我們系統(tǒng)地分析了風(fēng)速、風(fēng)壓及結(jié)構(gòu)三個方面，通過合理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，成功降低了結(jié)構(gòu)對風(fēng)速風(fēng)壓變