覆冰与风荷载下输电塔屈曲分析及影响因素

"该文基于2011年的研究，探讨了输电塔在覆冰和风荷载作用下的屈曲分析，重点关注了60kV线路中的自立式3560ZGu2输电塔。研究使用SAP2000软件进行有限元模拟，计算了临界覆冰厚度和风速，分析了最大垂直档距和地面类型对输电塔稳定性的影响。结果表明，风荷载是导致输电塔失稳的关键因素，且随着塔的高度增加，临界风速下降，但覆冰厚度并非线性增加。" 文章详细分析了输电塔在极端气候条件下的稳定性问题，特别是针对中国南方常见的冰雪灾害对电力设施的影响。作者秦佳俊等人采用了一种名为SAP2000的大型有限元分析软件，对具有不同呼称高度的覆冰输电塔结构进行了屈曲分析。这种分析方法是现代工程中常用的一种数值计算工具，能够精确模拟复杂结构在各种载荷下的行为。 研究的重点在于确定输电塔在覆冰和风力共同作用下的临界状态，即输电塔的屈曲临界点。计算得出的临界覆冰厚度是评估输电塔能否承受冰雪负载的关键指标，而临界风速则是判断输电塔是否会因风荷载而失稳的关键参数。研究人员发现，最大垂直档距（即塔与塔之间的距离）和地面类型会显著影响塔的稳定性。风荷载作为输电塔失稳的主要原因之一，其影响力随着塔的高度增加而减弱，这可能是由于塔身高度增加使得风阻力分布发生改变。 同时，研究指出覆冰厚度对输电塔屈曲的影响并不呈现简单的比例关系，这意味着在设计和维护输电塔时，需要综合考虑多种因素，不能仅依赖于覆冰厚度的简单估算。这一发现对于预防类似2008年雪灾造成的倒塔事故具有重要意义，提醒工程师在设计和运维过程中要充分考虑覆冰、风速以及地形地貌等因素的复杂相互作用。 在现有研究的基础上，输电塔稳定性方面的研究仍相对较少，尤其是对覆冰和风荷载共同作用下输电塔的非线性屈曲分析。尽管已有研究如李宏男等人的工作考虑了结构非线性因素，但未涵盖覆冰对屈曲性能的影响。因此，本研究的贡献在于填补了这一领域的空白，为输电塔在恶劣天气条件下的安全设计提供了更全面的理论依据，有助于提升电力设施的抗灾能力，并减少可能的经济损失。