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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳右稜
研究生(外文):Chen Yu Leng
論文名稱:輸電高壓鐵塔結構分析研究
論文名稱(外文):Structural Analysis on the Transmission Towers
指導教授:黃玉麟黃玉麟引用關係
指導教授(外文):Huang Yu Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:土木工程學系
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2001
畢業學年度:89
語文別:中文
論文頁數:165
中文關鍵詞:輸電高壓鐵塔靜態分析
外文關鍵詞:transmission towersstatic analysis
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摘 要
本論文主要針對台電輸電超高壓鐵塔進行結構之靜態分析研究,研究對象為南電北送之345kv超高壓鐵塔,研究內容包含荷重能力分析及鐵塔形狀分析兩部份。荷重能力分析方面,針對前述之超高壓輸電鐵塔進行結構分析,以了解其荷重能力及結構破壞模式。鐵塔形狀研究方面,針對同類中不同型的超高壓鐵塔進行幾何形狀分析。分析時先將鐵塔中之26種不同大小桿件整合成3至5種,然後在各型鐵塔之相同對應位置配置予相同的桿件來比較同類不同型鐵塔之優缺點。本論文擬將台電原來之三類六型鐵塔,整合為三類各一個標準型鐵塔。
研究結果顯示,各型鐵塔之破壞模式均為由橫擔先行破壞,主體結構之破壞荷重遠大於橫擔之破壞荷重,表示各類型鐵塔在橫擔發生局部破壞時,不會造成主體結構破壞。另外,本文建議將懸垂類三型(A、B、F型)鐵塔整合為一個以B型為準的標準型;而耐張類二型(C、D型)鐵塔建議整合為一個以D型為準的標準型;終端類因為僅有E型一型,故無整合之必要。
Abstract
The main topic of this report is to study the load capacities and shapes of the 345kV transmission towers. In the aspect of load capacities, the load capacities and failure modes were studied. In the aspect of shapes, the optimal shapes among the existed towers, which are composed of suspension towers (including Type A, B and F), strain towers (including Types C and D) and terminal towers (Type E), were studied so that they can be suggested to be the standard shapes for different kinds of towers.
The results show that the overhang arms of the towers fail first all the time comparing with the main structures. And the failure loads of the latter are much greater than the former. In this case, the failures of the overhang arms would not form the failure mechanism and would not cause the entire towers to collapse. In addition, this report suggests that the shape of Type B be the standard shape of the suspension towers and the shape of Type D be the standard shape of strain towers.
目 錄
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
目錄 Ⅲ
表目錄 Ⅵ
圖目錄 Ⅶ
附錄表目錄 Ⅹ
附錄圖目錄 Ⅹ
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 1
1.3 研究方法 2
1.3.1 研究內容 2
1.3.2 研究步驟 2
1.4 論文架構安排 3
第二章 文獻回顧 4
2.1 前言 4
2.2 高聳鐵塔結構概述 4
2.3 國內超高壓鐵塔之資料及研究情形 9
2.4 國外超高壓鐵塔之研究情形 9
2.5 如何進行塔架設計 13
2.6 台灣電力公司有關超高壓鐵塔之設計原則 15
2.7 本文之研究內容 17
第三章 研究之方法及工具 18
3.1 分析方法:有限元素法 18
3.1.1 有限元素法之簡介及其應用領域 18
3.1.2 有限元素應用之基本原理 21
3.2 分析工具:ANSYS 23
3.2.1 軟體介紹 23
3.2.2 ANSYS軟體之分析步驟及過程 24
3.3 本研究使用ANSYS之方式 28
第四章 現有超高壓鐵塔荷重能力分析 30
4.1 前言 30
4.2 結構系統概述 30
4.3 基本假設 31
4.4 建立數值分析模型 31
4.5 挫屈應力分析 32
4.6 降伏應力分析 34
4.7 荷重能力分析結果與討論 35
4.7.1 懸垂類( A、B、F型 ) 35
4.7.2 耐張類( C、D型 ) 37
4.7.3 終端類( E型 ) 38
4.7.4 耐張類( C、D型 )及終端類( E型 )水平荷重能力分析 39
4.8 破壞機構探討 40
第五章 超高壓鐵塔形狀分析 42
5.1 前言 42
5.2 鐵塔桿件整合 42
5.3 懸垂類( A、B、F型)形狀分析 42
5.4 耐張類( C、D型)形狀分析 44
5.5 勁度分析 46
5.6 破壞機構探討 48
5.7 討論 48
第六章 結論與建議 51
參考文獻 52
表 目 錄
表4-1 現有超高壓鐵塔桿件斷面型式 58
表4-2 懸垂類超高壓鐵塔荷重能力分析結果 59
表4-3 耐張類超高壓鐵塔荷重能力分析結果 61
表4-4 終端類超高壓鐵塔荷重能力分析結果 62
表4-5 耐張類及終端類超高壓鐵塔水平荷重能力分析結果 63
表5-1 懸垂類超高壓鐵塔桿件整合結果 64
表5-2 耐張類超高壓鐵塔桿件整合結果 67
表5-3 懸垂類超高壓鐵塔形狀分析結果 70
表5-4 耐張類超高壓鐵塔形狀分析結果 72
表5-5 懸垂類超高壓鐵塔勁度分析結果 73
表5-6 耐張類超高壓鐵塔勁度分析結果 75
表5-7 形狀分析合理性檢核表 76
圖 目 錄
圖1-1 電力傳輸流程圖 77
圖1-2 345kv輸電鐵塔 77
圖1-3 懸垂類A型超高壓鐵塔 78
圖1-4 懸垂類B型超高壓鐵塔 78
圖1-5 懸垂類F型超高壓鐵塔 79
圖1-6 耐張類C型超高壓鐵塔 79
圖1-7 耐張類D型超高壓鐵塔 80
圖1-8 終端類E型超高壓鐵塔 80
圖2-1 塔架立面輪廓線型式 81
圖2-2 塔架平截面形狀 81
圖2-3 塔架腹桿體系 81
圖2-4 塔架結構的構件截面 82
圖2-5 塔架平台佈置圖示 82
圖2-6 塔架截面變化處的連接方案 82
圖2-7 塔架橫膈的設置與構造 83
圖2-8 礙子配置圖 83
圖2-9 鐵塔形狀圖 84
圖2-10 塔體形狀圖 85
圖3-1 微小彈性體應力分佈 86
圖3-2 Beam 3D elastic4元素 87
圖4-1 並非由不在同一平面之三根桿件相連之節點 88
圖4-2 台灣電力公司345kv超高壓輸電鐵塔設計圖 89
圖4-3 B型Input檔讀取結果 90
圖4-4 B型束制方式 91
圖4-5 B型橫擔分析加載方式 92
圖4-6 B型主體結構分析加載方式 93
圖4-7 C型主體結構分析加載方式 94
圖4-8 A型荷重能力分析結果 95
圖4-9 B型荷重能力分析結果 99
圖4-10 F型荷重能力分析結果 103
圖4-11 C型荷重能力分析結果 107
圖4-12 D型荷重能力分析結果 111
圖4-13 E型荷重能力分析結果 115
圖4-14 C型水平荷重能力分析加載方式 119
圖4-15 C型水平荷重能力分析結果 120
圖4-16 D型水平荷重能力分析結果 122
圖4-17 E型水平荷重能力分析結果 124
圖4-18 A型橫擔挫屈破壞圖 126
圖4-19 A型全部橫擔挫屈破壞圖 127
圖5-1 鐵塔桿件整合示意圖 128
圖5-2 Shape A型形狀分析結果 129
圖5-3 Shape B型形狀分析結果 133
圖5-4 Shape F型形狀分析結果 137
圖5-5 Shape C型形狀分析結果 141
圖5-6 Shape D型形狀分析結果 145
圖5-7 Shape A型勁度分析加載方式 149
圖5-8 Shape A型橫擔降伏破壞圖 151
圖5-8 Shape A型全部橫擔降伏破壞圖 152
附 錄 表 目 錄
附錄表4-1 B型主體結構節點座標 153
附錄表4-2 B型Input檔(部份) 159
附錄表4-3 B型下半部主體結構桿件型式(單面) 160
附 錄 圖 目 錄
附錄圖1 懸垂類超高壓鐵塔塔型圖 163
附錄圖2 耐張類超高壓鐵塔塔型圖 164
附錄圖3 終端類超高壓鐵塔塔型圖 165
參考文獻
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