输电铁塔的静力学分析
高压输电铁塔结构强度分析(有限元)
在前人工作的基础上，本文采用空间桁、梁结构有限元方法理论，建立新的自 立式铁塔有限元计算模型—桁梁混合模型，编写相应的杆塔有限元结构分析软件， 以自立式直线型猫头塔作为应用实例，采用本文提出的方法进行结构强度分析，计 算其在典型载荷作用下的内力、变形、强度以及稳定性。本文工作主要有如下几个 方面：
自 1980 年我国第一条 500kV 平武输电线路投入运行以来，500kV 的线路已逐步 成为各大电力系统的骨架和跨省跨地区的联络线[10]。随着装机容量、电压等级的提 高，对铁塔性能的要求也越来越高， 而一旦遭受破坏，短时间内又难以恢复，给 国民经济带来了巨大的损失，人民生活受到严重影响。据新浪网新闻中心新华通讯 社报道，2000 年 7 月 21 日凌晨，在吉林省，东北电网 10 座 500kV 高压输电铁塔因
关键词：输电铁塔，有限单元法，桁梁混合模型，规范
ABSTRACT
A truss-beam model of transmission tower is established, the element stiffness matrix, coordinate transformation matrix are educed in this paper, and the structure analyzing software is developed by VC++. The paper testifies the accuracy of results compared with that of SuperSAP through two simple models. Then the element force, strength or stability stress of ZM tower are calculated in the condition of typical load of 90°wind by the method put forward in this paper. The paper also analyzes the difference in three criterions, and calculates the force of accessorial pole.
特高压输电线路杆塔受力分析与优化
特高压输电线路杆塔受力分析与优化一、引言特高压输电线路作为电力系统中的重要组成部分，其传输能力是保障经济社会发展和人民生活所必需的。
而输电线路的杆塔结构是保证输电线路正常运行、安全稳定的重要保障，其受力分析与优化对于保证输电线路的可靠运行至关重要。
二、特高压输电线路杆塔结构1.杆塔结构类型特高压输电线路杆塔结构主要有悬垂塔、耐张塔和绝缘塔三种类型。
其中，悬垂塔适用于直线段和大弯度地形，耐张塔适用于中小弯度地形，绝缘塔适用于引出线和特殊场合。
2.杆塔结构组成特高压输电线路杆塔结构主要由桩基、主塔、悬挂装置、钢绞线和导线组成。
桩基是杆塔的基础，用于固定杆塔；主塔是杆塔的承重部分；悬挂装置用于承载导线的重量和风力荷载；钢绞线用于固定主塔和悬挂装置；导线用于传输电能。
三、特高压输电线路杆塔受力特点特高压输电线路杆塔的受力特点主要有以下几个方面：1.荷载特点特高压输电线路杆塔所受的荷载主要有自重荷载、导线张力、风荷载和温度伸缩等影响，其中风荷载是最主要的荷载之一。
2.变形特点特高压输电线路杆塔在承受荷载时会发生一定的变形，主要表现为杆塔倾斜、垂直位移和水平位移等。
3.疲劳特点特高压输电线路杆塔在长期使用过程中，由于受到重复荷载的影响，易发生疲劳损伤，导致杆塔结构的安全性降低。
四、特高压输电线路杆塔受力分析方法1.有限元分析方法有限元分析方法是基于数值计算理论和方法，对复杂结构进行受力分析的有效手段。
通过建立数学模型，计算出各个单元的受力情况，并进而得出整个结构的受力情况。
2.静力分析方法静力分析方法是通过平衡条件和变形方程来分析杆塔受力情况的方法。
该方法主要适用于杆塔受力简单的情况，对于复杂结构的杆塔分析则不太适用。
3.动力分析方法动力分析方法是将荷载作为外激励，结合杆塔的动态特性和运动方程进行分析的方法。
该方法适用于考虑杆塔动态响应和提高受力分析精度的情况。
五、特高压输电线路杆塔结构优化1.结构轻量化结构轻量化是通过优化杆塔的结构形式和材料，达到降低杆塔自重和减少杆塔荷载的目的。
紧凑型输电铁塔静力性能分析
紧凑型输电铁塔静力性能分析摘要：加强输电线路的完善与建设是保证我国电力正常发展的必要手段，避免了输电不足、电力网络不能进行正常电力传输的现象，紧凑型输电铁塔是近年来电力传输的主要技术手段。
文章通过阐述紧凑型输电铁塔的工作原理，分析了影响我国紧凑型输电铁塔静力性能的因素，探究紧凑型输电铁塔的静力性能。
关键词：紧凑型输电铁塔；静力性能；同塔双回；输电系统；电力传输中图分类号：TM753 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）15-0120-031 紧凑型输电铁塔及主要配置1.1 我国的紧凑型输电铁塔我国在电网建设的过程中，使用的输电铁塔为多回路型的紧凑型输电线路铁塔，从结构上来说，是由塔体、绝缘子串及横担组成，这样的输电铁塔在结构上有着不可比拟的优势，输电铁塔的回路每三层的横担进行依次缩短，相应的绝缘子串使用了V字结构，如图1所示：新型的输电铁塔结构使横担间的距离可以明显减少，水平的排列及各个回路结构之间的距离也有了明显缩短，从而使紧凑型输电铁塔回路之间的自然输送功率比常规输电铁塔的回路有了明显提高，输电的路线也有了明显压缩，同时不仅保证了输送单位容量的工程造价的降低，更能最大程度保证我国电力传输的成功率。
1.2 我国紧凑型输电铁塔的主要配置我国的大部分输电铁塔线路建设中，都应用的是国际标准500kV配电路线，这种配电路线适用于我国大部分地区的电力需求，我国输电铁塔中导、地线的具体参数，不同参数的线路所起作用也是不同的，并且我国紧凑型输电铁塔中使用的V型绝缘子串相对于传统I型绝缘子串，能够有效地减小线路走廊的宽度，加强输电的有效性。
但是由于近年来我国城市化的不断推进，导致用户的用电需求量剧增，使得我国当今的电力网络配置出现了漏洞与问题，所以需要我国输电铁塔的升级，保证输电铁塔为人民提供稳定的电力来源。
人民对输电的要求越来越高，提高输电成功率是改革我国电力网络的必经之路。
导线特征参照表见表1：1.3 三江县同塔双回紧凑型线路塔型设计广西省三江县送出500kV的双回紧凑型输电线路，途经柳江北岸，先后穿越大滩金、铅锌矿普查区、同乐铅锌矿普查区、南寨多金属矿普查区，该地区地质复杂，施工难度较大。
基于多荷载工况下的输电塔模型受力分析浅谈
基于多荷载工况下的输电塔模型受力分析浅谈摘要：由于输电塔所处环境、地形复杂，承受包括风荷载、冰荷载、导地线荷载等多种荷载作用，其在多种荷载工况下的受力情况分析就显得尤为重要。
本文采用模型模拟分析的方式对多种荷载作用下的电塔模型进行了分析，并得出相关结论。
关键词：输电塔；多工况；荷载引言我国是世界最大的能源消费国，能源供应能力的提升在我国主要受到能源资源分布不平衡以及各地区经济发展不平衡的制约，尤其是近年来我国能源开发加速向西部和北部转移，更使能源基地与负荷中心的距离越来越远。
因此，为满足我国能源大规模、远距离输送和大范围优化配置的迫切需要，发展特高压输电通道已成必然。
由于输电塔所处环境、地形复杂，承受包括风荷载、冰荷载、导地线荷载等多种荷载作用，其在多种荷载工况下的受力情况分析就显得尤为重要。
1.研究意义输电塔长细比可达几十甚至上百，高度可达几百米，由导线和各个输电塔连接而成的连续体，是一种特殊的结构形式。
输电塔架的外形特点决定了竖向荷载的作用对其影响很小，而风荷载在很多情况下对输电塔来说是控制荷载。
目前全国范围内输电铁塔遭到破坏的情况相当严重，倒塔事件时有发生。
以我国台风多发地区广东省为例，近10多年来就发生了多次重大事故。
2003年4月，河源市受到飓风灾害，倒塔205座；2003年9，台风杜“杜鹃”在广东肆虐，共计造成227次输电线路事故，造成大面积停电；2015年10月，台风“彩虹”在湛江市登陆，造成35kV及以上线路跳闸256条次，造成35kV及以上线路80基塔受损，涉及31条线路。
输电塔倒塌的原因既有施工质量、材料质量等方面的不足，也有在设计过程中对输电塔线体系在多载荷作用下的响应特性了解和重视程度不够，因此对输电铁塔的多荷载研究是有意义的。
2.基础计算理论2.1模型模拟材料参数使用竹材进行实体模型制作，对杆件材料进行了详细的分析，并行进行了相关试验。
利用万能实验机测量木材顺纹抗压强度。
大风作用下输电铁塔受力计算及模态分析
大风作用下输电铁塔受力计算及模态分析摘要:本文在已知工况的情况下，自主进行特高压输电杆塔整体建模以及详细计算外部荷载，并在建立模型的基础上，通过赋材、施加外部荷载和约束等操作对输电杆塔进行静力求解、模态分析与地震谱分析。
在静力求解中，着重对杆塔中的地线支架以及其他部位的危险杆件进行强度校核；在模态分析中，通过读取各阶频率对应的振型，简单剖析杆塔的振型规律，以发现在杆塔建模中存在的问题并加以改进；在地震谱分析中，在合并模态的前提下，主要提取杆塔的前几阶有效频率，并简单分析其振型。
另外，通过利用两种不同的设计规范对同一杆件的不同材料分别进行强度校核，简单分析材料的选取对杆件强度的影响。
关键词：特高压输电杆塔静力求解模态分析1 引言输电塔是一种柔度较大的高耸结构，一般为较高的格构式钢析架塔，作为重要生命线工程的电力设施，输电塔的破坏会导致供电系统的瘫痪，造成严重的后果。
然而输电塔受风载破坏发生倒塔等事故屡有发生。
因此,确保风荷载、振动荷载作用下输电线路的正常工作,己成为电力工程与输电工程一个重要的研究课题。
本文对铁塔在平均风载荷下的受力情况进行分析计算，通过分析计算输电塔在平均风荷载下的位移和受力以及形变情况，对输电塔受风力作用的承载能力进行一定的分析和了解。
2 研究对象及对应荷载计算2.1 研究对象及对应工况本文对5C-ZJ1铁塔进行载荷计算，建模，使用 ansys 软件进行内力分析，模态分析以及动载分析。
该类型杆塔的设计条件、使用条件及杆塔单线图可以通过铁塔设计手册查询。
2.2 荷载计算计算设计工况下的输电塔受力荷载，除了考虑塔身角钢所受的风荷载，还需要考虑导地线、金具自重以及所受风荷载对塔身所施加的力。
计算出各部分受力后，将其加载到仿真模型的各个节点上。
其中，按着计算风荷载公式计算各节点受力情况。
（2-1）3 杆塔仿真模型的建立3.1 有限元建模思想本文采用桁梁混合模型对500KV超高压输电角钢塔500ZJ1进行有限元建模。
双回路直线型钢管角钢输电塔静动力分析
双回路直线型钢管角钢输电塔静动力分析刘鸣;刘宏;魏开亮【摘要】采用有限元分析软件ANSYS对500 kV双回路直线型圆管角钢输电塔进行了静动力分析,研究方法及主要结论如下：运用静风极限承载力的分析方法,计算出铁塔在各个方向的极限承载力较为接近,通过塔体动力特性的分析,变刚度处设计应予以重视。
%Studying the static and dynamic characteristics of a 500 kV double circuit intermediate tower consisted of steel tubes and angel steels is very necessary.Some conclusions are shown as follows： results show that ultimate load capacity of different parts of【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2011(037)023【总页数】3页(P33-34,121)【关键词】双回路直线型钢管角钢输电塔;极限承载力;有限元分析【作者】刘鸣;刘宏;魏开亮【作者单位】山东电力集团枣庄供电公司,山东枣庄277100;山东电力集团临沂平邑县供电公司,山东平邑273300;山东电力集团临沂平邑县供电公司,山东平邑273300【正文语种】中文【中图分类】TM75目前，输电电压等级不断提高，大截面导线和多分裂导线普遍采用。
伴随着同塔多回路线路的架设，以及跨越江、河和交叉跨越的增多，输电塔的高度越来越高，规模越来越大。
基于钢管塔具备回转半径大等优点，钢管塔在电网建设中的应用益显凸现。
在500 kV交流双回输变电工程施工中，由于杆塔所经地区地形复杂，为节省路径走廊，同时塔体受力较大，经讨论选用大型钢管角钢组合塔。
本文采用有限元分析软件ANSYS针对此500 kV大型双回路直线型输电塔进行静动力分析。
输电铁塔结构应力及稳定性分析
输电铁塔结构应力及稳定性分析董玉碧，颜财敏（温州泰昌铁塔制造有限公司，浙江温州325024）【摘要】本项目拟采用ANSYS数值模拟方法，分析风速、覆冰厚度以及风冰综合作用下对铁塔的应力分布及变形的影响，分析不同类型铁塔失效时的受力特征，提出相应的预防对策，为我国输电塔的安全运行及维修提供理论基础。
关键词：输电铁塔；电力传输设备；疲劳损伤；ANSYS数值模拟中图分类号：TM75文献标识码：BDOI：10.12147/ki.1671-3508.2023.05.076Structure Analysis and Management Research of Transmission TowerDong Yubi，Yan Caimin（Wenzhou Taichang Tower Manufacturing Co.,Ltd.,Wenzhou,Zhejiang325024,CHN）【Abstract】The project plans to use the ANSYS numerical simulation method to analyze the in⁃fluence of wind speed,ice thickness,tower foundation settlement and other factors on the distri⁃bution and amplitude of tower stress,analyze the stress characteristics of different types of tower failure,and propose corresponding preventive measures to provide a theoretical basis for the safe operation and maintenance of transmission towers in China.Key words:transmission tower；power transmission equipment；fatigue damage；ANSYS numeri⁃cal simulation1引言作为当前电力传输中的重要设备之一，输电铁塔的安全性不仅与电网的运行有着密切关联，对国民经济的发展、社会的正常运行、人民的生命财产都有很大的影响。
高压输电线路铁塔结构设计
塔型选型的必要条件 : 1 电压等级 2 回路数 3 导、地线牌号 4 导线排列方式 5 基本呼称高及其规划使用的塔高 6 电气间隙圆 7 地线保护角 8 电气负荷
其中电气间隙圆的确定在于以下条件： 雷电过电压（风速 10 m / s） 操作过电压（1/2最大设计风速 ） 工频电压 （最大设计风速 ）
例： 试计算塔身如图所示主材内力。 解：先计算支座反力。 求出反力后，从包含二杆的结点开始，逐次截取各结点求出各杆的内力。 分离体为平面汇交力系。 一般用投影二个方程可求解
3） 灵活运用 （1）结点法、截面法可以联合使用； （2）零杆判断应充分利用，可以简化计算。 （3）利用对称性；
2 杆塔荷载 按性质分
经过调整，γR 统一取：3号钢、16Mn、16Mnq 钢，γR = 1.087 GB 50017—2003 在条文说明中改为Q235取γR = 1.087 , Q345取γR = 1.111
钢结构设计取钢材屈服强度作为强度极限。（GBJ17-88）规范规定，抗拉、压、弯强度设计值分别为 （fk/γR）
输电线路铁塔结构内力 计算分析完全基于经典力学 ，即《理论力学》、《结构 力学》、《材料力学》三门 力学的基础上来进行的。
因此，输电线路铁塔结 构，被看成由理想的铰接杆 件组成的空间塔架结构。
1 输电线路铁塔结构计算常用的力学概念知识 1） 理论力学——静力学公理
1、二力平衡公理：作用在刚体上的二力使刚体平衡的充要条件是：大小相等、方向相反 、作用在一条直线上
永久荷载：杆塔自重、导地线、金具、绝缘子自重及其它固定设备的重力。 可变荷载：风荷载、覆冰荷载、电线张力、施工及检修的临时荷载。 特殊荷载：断线所引起的荷载、地震所引起的荷载。 按作用方向分可将它们分解成作用于杆塔上的 横向荷载：风荷载、角度荷载。 纵向荷载：风荷载、张力荷载。 垂直荷载：重力荷载。
输电线路杆塔受力分析研究现状
输电线路杆塔受力分析研究现状我国电网的快速发展和电压等级的不断提高，对输电杆塔的承载力和稳定性要求越来越高。
通过对输电杆塔的受力研究，可以更好地分析了解杆塔的整体受力情况，避免不必要的事故发生。
目前，通过ANSYS进行有限元分析，分析其静力特性，能够比较准确地得出各种情况下的塔体受力情况，为铁塔设计、风险预防提供了可靠依据。
标签：输电杆塔；有限元分析；静力特性Abstract：With the rapid development of the power grid and the continuous improvement of the voltage level in our country，the demand for the bearing capacity and stability of the transmission tower is getting higher and higher. Through the study of the force on the transmission tower，we can better analyze and understand the overall force of the tower，and avoid unnecessary accidents. At present，the finite element analysisof its static characteristics through ANSYS can be more accurate in a variety of circumstances of the tower force situation，thus proving a reliable basisfor the tower design and risk prevention.Keywords：transmission tower；finite element analysis；static characteristics1 概述随着我国经济迅速的发展，人们对电能的使用情况也越来越大，对用电能质量也越来越高。
有限元Comsol-Multiphysics的输电杆塔模态分析
有限元Comsol-Multiphysics的输电杆塔模态分析本科毕业设计（论文）基于Comsol Multiphysics的输电杆塔模态分析摘要随着社会的发展，输电线路作为电网的大动脉，其安全稳定的运行关乎着国民经济的稳定。
作为支撑输电线的骨骼，输电铁塔的安全可靠运行是电网安全稳定运行的重要保证。
但近年来，在各种极端情况下，倒塔断线事故时有发生，严重危害了电网安全。
因此，研究输电塔架在各种复杂极端情况下的静动力特性对提高输电线路的安全可靠性有着重要的研究以及工程价值。
本文以有限软软件COMSOL Multiphysics为研究平台，根据已有的设计资料，研究了输电塔架的有限元模型的建立方法，建立了酒杯型直线塔的有限元分析模型，并提出了塔架在风载荷、覆冰载荷、基础沉降等工况下的研究处理办法。
根据设计规程，通过分析计算得出了输电塔架在大风作用下的风载荷，并分段施加在输电塔架以实现风载荷的准确施加。
风载荷下，最大的位移出现在塔身。
然后研究了输电塔架在覆冰、基础沉降等工况下的静力学特性。
最后重点研究了输电塔架的动力特性，对有限元模型进行了模态分析，得到了输电塔架的前10 阶振型以及相对应的自振频率，通过研究发现在塔腿和塔身部分容易过早的出现局部模态。
关键词：输电杆塔；输电塔线体系；静力特性；动力特性AbstractWith the development of society, the security an stability of electric transmission line system is important to national economy. As the artery of electric network, electric transmission line is a vital implement. Recently, the happening of the collapsing accidents of tower-line system threatened the security of electric network. Therefore, the study of static and dynamic characteristics of the transmission tower has important value both in theory and engineering to improve the safety and reliability of power system.The finite software COMSOL Multiphysics is used as the analyzing platform in this paper. Based on design information，transmission tower as the glass-shaped tangent tower for analyses is established. In the meantime, the paper advanced the processing methods of different loading cases, such as in wind , ice, foundation settlement.According to the design standards, the subsection wind load of solo tower under maximum wind design are calculated and loaded. The maximum displacement appears in the windward side of tower body.Then the paper studied the mechanical property of transmission tower under extreme cases such as ice, foundation settlement and other working conditions.Moreover, the mode analyses are carried out considering tangent tower, obtaining its former ten self vibration frequency and vibration mode correspondingly. According to the frequency and vibration mode, finding that part of tower leg and body are tend to appear partial mode.Key words:Transmission tower; Transmission line system;Static characteristic; Dynamic characteristic;目录第一章绪论 (1)1.1 选题的意义和目的 (1)1.2 输电杆塔在国内外的发展与研究 (2)1.3 论文研究主要内容 (3)第二章输电杆塔体系的建模及分析 (5)2.1 输电杆塔概况 (5)2.2 有限元分析软件Comsol Multiphysics (6)2.1.1 有限元理论概述 (6)2.1.2 Comsol Multiphysics软件的主要功能和分析过程实现 (7)2.1.3 有限元建模要求 (7)2.2 输电杆塔体系模型的建立 (8)2.2.1 仿真模块的选取 (8)2.2.2 输电杆塔模型的建立 (8)101112121214151516161717 3.3 基础沉降作用下的静力学分析 (18)3.3.1 基础沉降 (18)3.3.2 输电单塔基础沉降作用下的静力学分析 (18)3.3.3 输电塔线在基础沉降作用下的静力学分析 (20)3.4 本章小结 (20)第四章基于COMSOL Multiphysics输电杆塔模态分析 (21)4.1 输电杆塔模态分析理论 (21)4.1.1 输电单塔的自振模态分析 (22)4.2 模态分析在COMSOL Multiphysics中的实现 (23)4.3 输电塔线体系的模态分析 (26)4.3.1输电塔塔模态分析 (26)4.3.2输电塔线耦合模态分析 (29)4.4 本章小结 (30)结论和展望 (31)总结 (31)展望 (31)参考文献 (32)致谢 ....................................................... 错误!未定义书签。
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铁塔作为输电线路的重要组成部件，其安全可 靠性直接影响着整个电网的正常运行。随着电力网 络的日益扩大，在一些极端天气条件下，铁塔倒塌事 故时有发生。因此，研究铁塔的力学性能具有必要 的理论意义和使用价值。因为铁塔的实际工作环境 较为复杂，现有的设计规范中以概率理论为基础的 极限状态设计法，以铁塔的荷载和材料强度为设计 值进行校验的设计方法存在一些弊端。实践表明， 这种方法只能满足基本的设计需要，在复杂的环境 下，将与实际情况产生较大差距。 １ 模型建立方法和单位制式 １．１ 模型建立方法
（国网重庆市电力公司 石柱县供电分公司，重庆 ４０９１００）
摘 要：在大型有限元软件 ＡＮＳＹＳ中，建立 ２２０ｋＶ直线猫头塔的有限元模型，以最大风载和最大覆冰两种工况为 边界条件施加荷载，对铁塔进行静力学分析，得到铁塔在两种工况下的位移情况和最大应力值。研究结果可为铁 塔的动力学分析等后续研究提供理论基础，并对日常运检工作有一定的指导意义。 关键词：输电线路；铁塔；静力学 中图分类号：ＴＭ７５３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８８０３２（２０１８）０１００４００３
图 ３ 铁塔荷载加载图
３ 分析结果 分析结果 显 示，猫 头 塔 静 力 学 分 析 在 最 大 风
条 件 下 ，最 大 位 移 发 生 在 水 平 方 向 ，最 大 位 移 处 在 猫头塔顶 端，即 正 侧 面 左 边 悬 挂 地 线 的 地 方。最 大风 载 位 移 如 表 １所 示，铁 塔 变 形 云 图 如 图 ４ 所示。
比较常用的圆柱形覆冰模型有所不同，圆柱形覆冰
模型的覆冰过程主要取决于冰密度的增长，对角钢
而言，其单位面积的覆冰荷载为
Ｑ＝０．６ａ２γｂ
（４）
式中：Ｑ为单位面积上的覆冰的荷载，Ｎ／ｍ２；ｂ为表
面的覆冰厚度，ｍ；γ为单位体积覆冰质量，Ｎ／ｍ３；ａ２
为覆冰厚度随高度变化的系数。
２．３ 架空线的荷载
架空线荷载主要有自重荷载和不平衡张力荷
范规定 结 合 工 程 应 用 实 际 计 算 风 荷 载 的 静 力 风
压为
ｗ＝μｒμｓμｚｗ０
（３）
式中：ｗ０ 为基本风压；μｒ为重现期的调整系 数；μｓ为
结构特征系数；μｚ为风压的高度变化系数。
２．２ 覆冰荷载
对于导线覆冰增长过程的模型建立在导线的流
体力学中还存在一定差异，铁塔构件以角钢为主，与
的受力情况，再根据我国的设计规范规定计算该种 气象条件下风荷载和覆冰荷载的大小。同时，铁塔 所受的荷载还包括铁塔和架空线自身的质量及铁塔 两端架空线的不平衡张力。
图 １ 猫头塔有限元模型
２．１ 风荷载
根据空气动力学原理，风压和风速间具有以下
关系：
ｗ＝１ｒｖ２ ２ｇ
（１）
式中：ｗ为作用在单位面积上的风荷载，ｋＮ ／ｍ２；ｒ
（６），铁塔 两 端 架 空 线 应 力 值 差 再 乘 以 铁 塔 导 线 截
面积，就可以得到铁塔上不平衡张力：
σ０２－Ｅγ２ ２２ｌ４２σｃｏ２ ０２ｓ３β＝σ０１－Ｅγ２ １２ｌ４２σｃｏ２ ０１ｓ３β－αＥｃｏｓβ（Ｔ２－Ｔ１）
（６）
式中：σ０１，σ０２为已知条件和不同气象条件下架空线 弧垂最低点的应力；γ１，γ２ 为已知条件和不同气象 条件下架空线比载，γ＝ＧＡ（Ａ为架空线截面积）；Ｔ１，
第 ２３卷 第 １期
重庆电力高等专科学校学报
２０１８年 ２月
Ｖｏｌ．２３ Ｎｏ．１
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＣｏｌｌｅｇｅ
Ｆｅｂ．２０１８
输电铁塔的静力学分析
杜 斌
Ｔ２ 为已知条件 和 不 同 气 象 条 件 下 架 空 线 温 度；α，Ｅ 为架空线温度膨胀系数和弹性系数。
本文中，风荷载根据不同高度的风压系数、风载 标准值和风载分配系数，分为 ８段分别换算为等效 静力风荷载，加载在铁塔的不同高度的 ８段上，铁塔 分段图和荷载加载图如图 ２和图 ３所示。
图 ２ 铁塔风载分段图
第 ６期
杜 斌有关系。
计算作用 于 结 构 表 面 上 的 风 压，不 仅 要 考 虑
平均风速和 脉 动 风 速，而 且 还 要 考 虑 结 构 物 表 面
的情况。为了更准确地反映各种因素对结构静力
风荷载的影 响，在 式 （２）的 基 础 上，我 国 的 设 计 规
载，自重荷载由自身质量引起，其大小不受气象条件
的影响，计算公式为
Ｇ＝ｑｇ
（５）
式中：ｑ为架空线单位长度的质量，ｋｇ／ｍ；ｇ为重力 加速度，一般取 ｇ＝９．８ｍ／ｓ２。
铁塔架空线不平衡张力大小与气象变化条件和
线路运行情况有一定关联，在不同气象条件下架空
线的应力有一定区别。根据已知的架空线应力和状
态方程可以得到其他气象条件下导线的应力，见式
为单 位 体 积 内 的 空 气 质 量，在 标 准 大 气 压 下，ｒ＝ ０．０１２ｋＮ／ｍ３；ｇ为重力加速度，一般取 ｇ＝９．８ｍ／ ｓ２；ｖ为风速，ｍ／ｓ。
总风压 ｗ是 由 平 均 风 压 及 脉 动 风 压 两 部 分
组成
ｗ＝ｗｆ＋ｗ
（２）
平均风压可由平均风速直接求得，但脉动风压
收稿日期：２０１７－１２－１２ 作者简介：杜 斌（１９８１－），电气工程师，主要从事电网规划建设。
铁塔的有限元模型采用自下而上的建模方法， 首先建立铁塔铁腿部分的关键点，然后把关键点连 接成线。其基本步骤如下：
１）确定铁塔的关键点坐标； ２）定 义 铁 塔 中 各 个 单 元 的 各 项 参 数 和 材 料 特性； ３）将关键点连接成线，并确定线的单元属性。 １．２ 单元类型选取 本文在有限元软件 ＡＮＳＹＳ中建立猫头塔有限 元模型时，采用桁架混合模型的方式。铁塔主材、横 钢材和斜钢材选取梁单元 ＢＥＡＭ１８８来模拟，杆单 元选取 ＬＩＮＫ１８０来模拟。建立的 铁 塔 模 型 如 图 １ 中的（ａ）、（ｂ）所示。 ２ 边界条件及荷载的施加 在有限元软件中分析，边界条件和荷载是否合 理关乎着分析结果的可靠性和正确性。对铁塔而 言，受力情况与气象条件有极大的关系，本文中主要 考虑最大风速和最大覆冰两种极端气象条件下铁塔