螺栓滑移對(duì)承受非均勻沉降輸電塔影響的數(shù)值模擬.pdf

1、輸電系統(tǒng)是現(xiàn)代社會(huì)一項(xiàng)重要的生命線工程，其中假設(shè)輸電線路的輸電塔的安全至關(guān)重要。隨著煤礦采空區(qū)的擴(kuò)大和凍脹區(qū)輸電塔數(shù)量的增加，非均勻沉降對(duì)輸電塔的影響研究顯得越來(lái)越重要。輸電塔中多采用角鋼以螺栓連接而成，考慮裝配需要，螺柱與螺孔之間須預(yù)留1.5mm至3mm的間隙，當(dāng)輸電塔承受一定載荷時(shí)螺栓連接接頭會(huì)發(fā)生滑移。目前，輸電塔的設(shè)計(jì)和研究大多忽略螺栓滑移的影響。
　　 本文利用有限元方法研究螺栓滑移對(duì)承受非均勻沉降輸電塔的影響，分別建

2、立了模型塔和足尺寸輸電塔兩個(gè)模型。首先，利用大型有限元軟件ANSYS先對(duì)其進(jìn)行不考慮滑移的剛性模型模擬，并與設(shè)計(jì)輸電塔專(zhuān)業(yè)工程軟件一道亨滿應(yīng)力軟件對(duì)比，計(jì)算結(jié)果吻合較好，其中梁—桁混合單元對(duì)輸電塔簡(jiǎn)化較符合工程實(shí)際。
　　 其次，選取塔中典型的螺栓接頭，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出接頭的力-位移關(guān)系曲線，并用非線性彈簧將其引入到ANSYS有限元分析中，建立含滑移輸電塔模型，探討了滑移對(duì)承受非均勻沉降輸電塔的承載能力以及受力、變形的影響。分析表明

3、，無(wú)沉降時(shí)，兩種模型得出的承載能力相差不大;有沉降時(shí)，不考慮滑移的模型塔承載能力隨沉降量的增加而大幅下降，而考慮滑移模型塔的承載能力下降相對(duì)較緩慢。另一方面，承受相同的非均勻沉降荷載，含滑移模型的變形比剛性模型的變形要大很多?？疾鞐U件受力，發(fā)生沉降后，螺栓滑移使塔腿產(chǎn)生附加內(nèi)力。足尺寸輸電塔模擬中，考慮滑移時(shí)，非均勻沉降引起的附加內(nèi)力在塔身中傳遞更高。隨著高度增加，塔腿軸力下降比剛性模型要慢，在塔身的底部，斜撐桿的軸力比剛性模型的小。<

4、br>　　 從螺栓連接接頭的力-位移關(guān)系曲線中可以看出，連接接頭滑移前的剛度和所研究的兩個(gè)模型中的桿的軸向剛度是一個(gè)量級(jí)，而剛性模型中，其剛度無(wú)窮大，這就高估了模型的剛度。本文建立考慮連接接頭滑移前剛度的滑移模型，研究其動(dòng)態(tài)特性，并與傳統(tǒng)的剛性模型對(duì)比。分析表明，滑移模型的固有頻率要比剛性模型低，斜撐桿和橫隔桿的滑移對(duì)輸電塔的一階彎曲模態(tài)的影響不大，但對(duì)扭轉(zhuǎn)模態(tài)以及高階彎曲模態(tài)影響比較明顯。
　　 本研究結(jié)論對(duì)于實(shí)際承受非均勻