2 计算模型

　　2.1 有限元模型建立

　　利用ANSYS软件建立ZM-110kV三塔两档-塔线体系有限元分析模型，见图1。模型主要由1号、3号耐张塔和2号猫头塔，输电导地线，绝缘子串三部分组成，其中，1、2号铁塔和2、3号铁塔之间的档距分别为95m和100m，高度差分别为2.9m和4.2m；各杆件材料均为角钢；1、3号耐张塔主材为Q345钢，其他辅助材均为Q235钢；2号猫头塔主材和其他辅助材均为Q235钢。考虑实际环境条件，在输电铁塔导线不覆冰、风载为10m/s工况下，对铁塔进行沉降受力分析[15-18]，铁塔模型的建立采用Beam188单元，针对导地线仅受拉不能受压的特性，采用3D杆单元Link10进行模拟，该单元仅受轴向拉力或仅受轴向压力，以此来模拟缆索或间隙，具有几何非线性。绝缘子串采用Link8单元模拟，该单元具备塑性、膨胀、应力刚化、大变形等特性。导地线与绝缘子串之间采用铰接连接，每个绝缘子串按一个单元划分，导地线按1m一个单元划分。

　　2.2 塔基沉降模拟及分析方法

　　本文仅考虑塔腿与塔基连接处紧固螺丝不发生松动、脱落下的沉降情况，其沉降通过对铁塔塔腿与塔基连接节点施加位移来模拟，并采用非线性静力学进行仿真分析。

　　2.3 塔基沉降组合工况

　　图2所示为2号猫头塔塔基结构，它主要由塔腿主材和斜材或辅材、塔身底部横材等构成。在三维空间中，铁塔各个杆件单元都具有6个自由度（3个平动，3个转动），通过约束1、3号铁塔4个塔腿与塔基连接节点的24个自由度，2号铁塔分不同塔基沉降组合工况进行加载分析，具体见图3和表1

　　注：UZ为Z向平动自由度；ROTX为X向转动自由度；ROTY为Y向转动自由度。

　　2.4 风荷载的模拟

　　考虑风荷载对输电铁塔、绝缘子串的作用，并且将静态风荷载、动态风荷载均视为静态风荷载进行考

　　虑[19]，作用在铁塔高耸结构单位面积上风荷载及作用在绝缘子串上风荷载的计算式分别为：

　　3 铁塔塔基沉降仿真分析

　　对于多档输电线路而言，其塔基沉降程度和数量引起的动力响应不相同，考虑到铁塔设计时杆件承载力都留有一定裕度，本文假定杆件承载力超过临界值的120%时，杆件发生破坏[22]。因此本文重点对塔基沉降程度和各类沉降组合工况进行了研究，得出了各类塔基沉降组合工况下所受最大等效应力的关键杆件单元及其随沉降度变化的规律。

　　3.1 塔基不沉降

　　塔基不沉降约束条件下，固定铁塔塔基A、B、C、D4个节点的所有自由度，仅受自重荷载及风荷载的作用。其中，塔线体系所受Y向弯曲应力如图4所示，图中STEP表示载荷步长，SUB表示子步，TIME表示时间，SDIR2（NOAVG）表示弯曲应力，DMX表示最大位移，SMN表示弯曲应力最小值，SMX表示弯曲应力最大值。仿真结果表明：在自重荷载及风荷载的作用下，当铁塔塔基不沉降时，铁塔杆件所受最大轴向应力