變電站鋼構(gòu)架結(jié)構(gòu)建模計算及探討范文

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《煉鋼》2017年第6期

摘要：在變電站的整體構(gòu)建中，鋼結(jié)構(gòu)占據(jù)著一定的比例，主要是因為鋼結(jié)構(gòu)的強度、韌性度較好，是目前變電站建設中應用最廣泛的建筑材料之一。鋼結(jié)構(gòu)在變電站的整體結(jié)構(gòu)內(nèi)占據(jù)較大的比例，與混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)的強度較高、韌度較強，具有較好的穩(wěn)定性，通過使用3D3S對某220kV變電站構(gòu)架強度、剛度、穩(wěn)定性進行分析，展開了建模計算。

關鍵詞：變電站；鋼構(gòu)架；建模計算；中間構(gòu)架

通過使用3D3S軟件對變電站鋼構(gòu)架進行建模計算，與平面計算相比較，3D3S的計算可靠性更高，得到的計算數(shù)據(jù)也更加精準。本文主要以220kV變電站為例，依據(jù)國家相關設計規(guī)范的要求，對220kV的構(gòu)架進行建模計算。

1空間模型建立

1.1鋼構(gòu)架的類型

結(jié)合實際情況，目前，我國的桿構(gòu)架布置主要分為轉(zhuǎn)角構(gòu)架、中間構(gòu)架，即便是同類型的鋼構(gòu)架，荷載情況不同，構(gòu)架的計算受力也有所不同。

1.2材料的特點

本文變電所角鋼構(gòu)架的型號為Q235-B，其余部位構(gòu)件鋼材的型號為Q345-B，密度為密度ρ=7855.00kg/m3，彈性模型量為206500.00N/mm2（系統(tǒng)內(nèi)用字母E表示），泊松比為0.35（系統(tǒng)內(nèi)用字母V表示).

1.3計算重點

在進行模型計算時，需要將人形鋼柱的橫桿、弦桿考慮在內(nèi)，端撐和邊柱之間的橫桿、鋼梁上的腹桿均要考慮在內(nèi)。在人形鋼柱雙向受彎時，不同方向的最大拉力之間沒有重合點，因此，不需要進行代數(shù)相加計算。根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)驗算雙向拉彎的強度、穩(wěn)定性時，兩個方向存在最大的拉力重合點。

2變電站荷載分析

2.1鋼構(gòu)架受力分析

作用在桿構(gòu)架上的荷載主要包括：①導線、地線、避雷線之間的拉力；②導線、避雷線、地線、絕緣子的質(zhì)量等；③導線、避雷線、絕緣子、地線在風中承受的壓力；④鋼構(gòu)架需要承受的風壓、桿構(gòu)架自身額定重力；⑤地震、臺風等外界因素帶來的荷載；⑥開展安裝、檢修工作時，施工人員、施工機械的質(zhì)量，需要結(jié)合工程的實際情況進行。

2.2基本荷載分析

基本荷載指的是終端構(gòu)架、中間構(gòu)架，詳細闡述如下。

2.2.1終端構(gòu)架的荷載

構(gòu)架的質(zhì)量；大風天氣下，計算導線的張力、地線的張力、導線和地線的側(cè)向風壓、導線和地線的垂直荷載、構(gòu)架的風壓；安裝條件下需要計算導線和地線的張力、導線和地線的垂直荷載、橫梁的附加荷載。

2.2.2中間構(gòu)架荷載

構(gòu)架、絕緣子的質(zhì)量；在大風環(huán)境下計算導線和地線的張力、地線的側(cè)向風壓、導線和地線的垂直荷載、構(gòu)架的風壓；安裝條件下需要計算導線和地線的張力、導線和地線的垂直荷載、橫梁的附加荷載。將平行衡量設置用X表示，垂直橫梁用Z表示，垂直荷載為Y，地線偏角為a，在進行導地線張力、垂直荷載計算時，假設導地線側(cè)向風壓為風速為20m/s大風風速為30m/s，則大風的荷載Fx=（20/30）2p=16P.

3計算結(jié)果分析

根據(jù)相關規(guī)定，經(jīng)過3D3S處理的鋼構(gòu)架強度、剛度、穩(wěn)定性進行了檢驗，采取比值的形式代表檢驗結(jié)果，構(gòu)建的局部穩(wěn)定性，采取人工判斷方式（程序的應力比為各項應力的最大數(shù)值）構(gòu)架的應力計算結(jié)果如圖2所示。通過分析數(shù)值發(fā)現(xiàn)，小于規(guī)范的最大應力比值時，即便是在變形的狀態(tài)下，鋼部分橫梁的跨度也分別為44.391mm、44.152mm，均在規(guī)定的范圍內(nèi)，符合設計規(guī)定。

4結(jié)束語

綜上所述，本文主要應用的是3D3S軟件對220kV的變電所鋼構(gòu)架進行了詳細分析。同時，展開了空間鋼構(gòu)架建模計算，在計算結(jié)果的基礎上進行了鋼構(gòu)架設計。在3D3S軟件分析的基礎上，進行了變電站鋼構(gòu)架建模設計，能夠提升鋼構(gòu)架的強度，確保在使用過程中鋼構(gòu)架的強度、剛度、變形均滿足相關要求。

參考文獻：

［1］王志慧.高強鋼在大型變電站聯(lián)合構(gòu)架的應用分析［D］.蘭州：蘭州理工大學，2014.

［2］姚遠東.鋼管混凝土750kV變電構(gòu)架的優(yōu)化設計及應用研究［D］.西安：西安建筑科技大學，2016.

作者：王一宇 單位：廣東省輸變電工程公司