500kV输电塔结构抗冰加固改造方法试验研究

为提高高压输电塔结构在覆冰荷载作用下的极限承载力，寻求有效的结构加固方法，以冰灾中破坏的典型500kV输电塔为原型，制作了2对输电塔子结构模型，每对均由按原始结构形式设计和以增设横隔面方法进行加固改造的相应模型试件组成。对所有试件进行了模拟覆冰荷载作用下的静力加载试验，对比分析了结构受力过程、破坏模式和极限抗冰承载能力等，考察了增设横隔面对于提高结构受力性能的作用。基于有限元程序ANSYS，采用壳单元建立了加载塔段结构的实体模型，对试验全过程进行了模拟并与试验结果进行了比较。研究表明：横隔面的存在极大地降低了交叉斜撑的面外变形。无横隔面输电塔结构的破坏主要为主材的弯扭失稳，带横隔面结构破坏依然由主材构件的屈曲产生，但其屈曲模态由弯扭失稳趋向弯曲失稳。增设横隔面后，单、双塔段结构极限承载力的提高幅度分别达到了18.3%和17.6%。由于交叉斜撑面外变形对结构整体稳定的削弱效应得到抑制，主材角钢失稳模态中扭转效应对临界承载力的不利影响也被大幅降低，结构受力性能得到了全面提高。从而表明增设横隔面是一种合理有效地提高输电塔结构抗冰承载能力的加固方法。