500kV輸電線路窄基鋼管塔有限元分析

翁蘭溪，趙金飛，池金明，李宏進

(福建省電力勘測設計院 福建福州 350003)

引 言

圖1 窄基塔現場照片圖

圖2 窄基塔有限元模型圖

本文以石獅鴻山電廠 ～晉江500kVΙ、Ⅱ回線路工程中設計應用的一種500kV雙回路窄基鋼管塔SZ2為研究對象(見圖1)。與常規塔相比，窄基塔根開受限制，塔身主材計算長度、長細比較小，不滿足規范的鉸接體系長徑比規定值。通過建立有限元計算模型，研究結構的振型特征，分析二階效應、次彎矩對窄基塔結構的影響。

圖3 窄基塔單線圖

1 振型分析與塔身扭轉

窄基塔SZ2的鐵塔高度與根開比值為10～15，超過常規鐵塔的4～6，其截面能夠提供的扭轉剛度比常規鐵塔小，其扭轉效應比常規鐵塔明顯。其結構布置除了滿足普通鐵塔的受力要求，必須注意其塔身扭轉效應。

圖4 一～三階陣型圖

采用Midas結構分析軟件對窄基塔 SZ2(呼高54m，全高80.8m)進行數值建模和動力特性分析。桿塔前六階的自振周期如(表1)所示，有限元模型見(圖2)，桿塔單線圖見(圖3)，振型圖如(圖4)所示。

表1 窄基塔SZ2自振周期及振型表

通過(圖4)一～三階陣型可以看出:

本工程桿塔的整體前三振型分別為X向的彎曲、Y向的彎曲和繞Z向的扭轉，與多數輸電鐵塔的計算結果相類似。其中Y向一階與X向一階的振型頻率非常接近，相差0.6%，說明該桿塔結構的Y向及 X向剛度相近。扭轉振型出現在Y向與X向一階振型之后，一階扭轉振型與橫向一階振型頻率相差約為57.1%，說明桿塔不易發生扭轉變形。隨后出現的是X向與Y向二階振型及局部振動。……