275 kV输电塔玻纤增强复合材料横担全尺寸组件性能分析

摘要整理

玻纤增强复合材料（GFRP）横担在输电塔中的应用相对于传统木质横担较为新颖。虽然已有大量研究对复合材料横担进行了试验验证（包括试样和全尺寸规模），但尚缺乏在实际工作负荷和断线工况下对全尺寸复合材料横担的有限元分析。本研究采用有限元分析方法，评估275 kV输电塔中GFRP复合材料横担管的性能。分析模拟了正常工况和断线工况下的实际负荷条件，其中断线工况的负荷为工作负荷（WL）的3倍，正常工况为5倍。利用全尺寸组件负荷试验结果对有限元分析进行了验证。GFRP复合材料的力学性能参数基于前期试样试验数据获取。通过参数化研究确定了正常和断线工况下的极限承载力和安全系数。研究结果表明，GFRP复合材料横担在正常工况下可承受5倍工作负荷，在断线工况下可承受3倍工作负荷。正常和断线工况下的安全系数分别为1.08和1.1，均满足安全使用要求。复合材料横担的承载能力比设计要求（2倍工作负荷）高出2倍，具有良好的结构安全性。后续研究建议重点分析风荷载引起的疲劳特性，以评估长期服役性能。

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