西安工程大学电子信息学院 黄新波 陈子良 赵隆 徐冠华 司伟杰

　　西安电子科技大学机电工程学院 朱永灿

　　1 引言

　　在我国超高压和特高压输电线路建设过程中，输电线路铁塔不可避免地要经过开采区、软土质地区、山坡地、河床地带等特殊地域[1]，这样极易造成铁塔基础倾斜沉降、开裂、铁塔变形甚至倒塔等严重事故，给电网的安全经济可靠运行带来了巨大的经济损失。一方面，输电线路铁塔沉降使相邻两条导线之间产生张力差，造成铁塔两端纵向不平衡张力发生急剧变化，严重威胁着铁塔的安全；另一方面，铁塔沉降使绝缘子串高压侧导线发生偏移过程，使导线倾斜摆动、铁塔间距减小，严重时引发相间闪络、跳闸等事故。近年来，国内外专家和学者对铁塔沉降做了部分研究。文献[2]仅利用梁单元和板单元建立铁塔模型，采用非线性单元模拟并分析预测铁塔结构失效问题；文献[3]利用相对真实铁塔尺寸缩小为一半的次结构模型，研究了铁塔在风载荷作用下的失效形式；文献[4-6]针对采煤区输电线路运行存在的地基塌陷问题，提出了适用于基础均匀沉降的高度可调铁塔设计和地基处理等思路和理念；文献[7]采用悬点不等高状态方程方法对由铁塔沉降和倾斜引起的导线不平衡张力和绝缘子串倾斜角进行计算；文献[8-9]研究了在不同工况下铁塔杆件的轴向力和振动趋势，发现利用软件计算出的不均匀沉降量的极值小于现有规范要求，用现有的规程计算应力状态是危险的。以上研究主要集中在因塔基沉降引起的各类铁塔事故的理论仿真分析、预测和计算，以及铁塔模型结构设计改进等问题，现有的针对铁塔的沉降问题大多通过传统人工巡检方式来发现、扶正和加固。监测技术手段主要是基于倾角传感器的铁塔倾斜监测和基于卫星技术的铁塔形变监测[10-12]，但其只能间接反映铁塔整体变形较大时的受力及负荷平衡状态的参数，而对铁塔变形较小或者局部杆件屈服破坏等“隐形故障”往往不能及时发现，当发现铁塔发生故障时，输电线路已处于危险状态，威胁着线路的安全运行。本文通过对塔基沉降的模拟仿真得出了各种沉降组合下铁塔关键杆件所受最大等效应力随沉降度的变化规律，并通过采用光纤光栅解调仪测量关键杆件应变的方法[13-14]搭建测试平台对其进行了测试验证，最后根据各种沉降组合工况下关键杆件的受力情况，得到各种工况下沉降位移限值，为铁塔变形扶正、纠偏和杆件应力监测提供参考和依据，并对已经完成的研究成果做了进一步的补充。