陈国栋

摘 要：针对±500kV直流小根开铁塔ZA102Z进行建模计算及优化设计，采用SAP2000软件建立了小根开铁塔的三维数值模型，研究了其典型呼高的动力响应特征；比较了规范的近似计算周期和有限元计算的周期。

关键词：小根开铁塔；SAP2000；动力特征；周期

普通自立式铁塔的高度与根开之比（H/B）为4～6，而城市供配电常用到的“窄基塔”其高度与根开之比（H/B）可达到10或更高；但对于±500kV直流输电线路工程，采用“窄基塔”将难于满足大荷载的要求，作者提出“小根开铁塔”的概念，即在普通自立式铁塔的基础上缩小根开，使其高宽比H/B介于普通塔和“窄基塔”之间，既能满足荷载要求，又能符合山区局部地形陡峭的立塔需要。可见，采用“小根開铁塔”可有效解决如下问题：

（1）拓宽陡峭、狭窄地形的立塔范围和条件，以避免改线而造成较大的费用变更。

（2）减小征地、土石开挖方量，达到环保设计。

文章采用SAP2000有限元程序建立小根开直线ZA102Z的数值模型，对高宽比H/B进行优化分析，分析了铁塔的受力特征及动力响应特征，对比了规范方法的近似计算周期和有限元计算的精确周期。

1 有限元计算小根开铁塔的振型及周期分析

经过SAP2000有限元软件对塔型实例（ZA102Z）进行模态计算，鉴于输电铁塔频谱较为稀疏，因此重点考虑前4阶振型，如表1，得到前4阶振型及周期如下：

表1 前4阶周期计算比较表

杆塔的一阶、二阶及三阶振型分别为X向的弯曲、Y向的弯曲及绕Z向的扭转。X向一阶与Y向一阶的振型频率非常接近，频率相差2%，说明铁塔的X向及Y向刚度非常接近，扭转振型出现在X向与Y向一阶振型之后，说明杆塔不易发生扭转变形。……