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变电站钢构架结构建模计算及探讨

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《炼钢》2017年第6期

摘要:在变电站的整体构建中,钢结构占据着一定的比例,主要是因为钢结构的强度、韧性度较好,是目前变电站建设中应用最广泛的建筑材料之一。钢结构在变电站的整体结构内占据较大的比例,与混凝土结构相比,钢结构的强度较高、韧度较强,具有较好的稳定性,通过使用3D3S对某220kV变电站构架强度、刚度、稳定性进行分析,展开了建模计算。

关键词:变电站;钢构架;建模计算;中间构架

通过使用3D3S软件对变电站钢构架进行建模计算,与平面计算相比较,3D3S的计算可靠性更高,得到的计算数据也更加精准。本文主要以220kV变电站为例,依据国家相关设计规范的要求,对220kV的构架进行建模计算。

1空间模型建立

1.1钢构架的类型

结合实际情况,目前,我国的杆构架布置主要分为转角构架、中间构架,即便是同类型的钢构架,荷载情况不同,构架的计算受力也有所不同。

1.2材料的特点

本文变电所角钢构架的型号为Q235-B,其余部位构件钢材的型号为Q345-B,密度为密度ρ=7855.00kg/m3,弹性模型量为206500.00N/mm2(系统内用字母E表示),泊松比为0.35(系统内用字母V表示).

1.3计算重点

在进行模型计算时,需要将人形钢柱的横杆、弦杆考虑在内,端撑和边柱之间的横杆、钢梁上的腹杆均要考虑在内。在人形钢柱双向受弯时,不同方向的最大拉力之间没有重合点,因此,不需要进行代数相加计算。根据钢结构验算双向拉弯的强度、稳定性时,两个方向存在最大的拉力重合点。

2变电站荷载分析

2.1钢构架受力分析

作用在杆构架上的荷载主要包括:①导线、地线、避雷线之间的拉力;②导线、避雷线、地线、绝缘子的质量等;③导线、避雷线、绝缘子、地线在风中承受的压力;④钢构架需要承受的风压、杆构架自身额定重力;⑤地震、台风等外界因素带来的荷载;⑥开展安装、检修工作时,施工人员、施工机械的质量,需要结合工程的实际情况进行。

2.2基本荷载分析

基本荷载指的是终端构架、中间构架,详细阐述如下。

2.2.1终端构架的荷载

构架的质量;大风天气下,计算导线的张力、地线的张力、导线和地线的侧向风压、导线和地线的垂直荷载、构架的风压;安装条件下需要计算导线和地线的张力、导线和地线的垂直荷载、横梁的附加荷载。

2.2.2中间构架荷载

构架、绝缘子的质量;在大风环境下计算导线和地线的张力、地线的侧向风压、导线和地线的垂直荷载、构架的风压;安装条件下需要计算导线和地线的张力、导线和地线的垂直荷载、横梁的附加荷载。将平行衡量设置用X表示,垂直横梁用Z表示,垂直荷载为Y,地线偏角为a,在进行导地线张力、垂直荷载计算时,假设导地线侧向风压为风速为20m/s大风风速为30m/s,则大风的荷载Fx=(20/30)2p=16P.

3计算结果分析

根据相关规定,经过3D3S处理的钢构架强度、刚度、稳定性进行了检验,采取比值的形式代表检验结果,构建的局部稳定性,采取人工判断方式(程序的应力比为各项应力的最大数值)构架的应力计算结果如图2所示。通过分析数值发现,小于规范的最大应力比值时,即便是在变形的状态下,钢部分横梁的跨度也分别为44.391mm、44.152mm,均在规定的范围内,符合设计规定。

4结束语

综上所述,本文主要应用的是3D3S软件对220kV的变电所钢构架进行了详细分析。同时,展开了空间钢构架建模计算,在计算结果的基础上进行了钢构架设计。在3D3S软件分析的基础上,进行了变电站钢构架建模设计,能够提升钢构架的强度,确保在使用过程中钢构架的强度、刚度、变形均满足相关要求。

参考文献:

[1]王志慧.高强钢在大型变电站联合构架的应用分析[D].兰州:兰州理工大学,2014.

[2]姚远东.钢管混凝土750kV变电构架的优化设计及应用研究[D].西安:西安建筑科技大学,2016.

作者:王一宇 单位:广东省输变电工程公司

炼钢杂志责任编辑:张雨    阅读:人次