建筑技术开发bookmark0史电姑通用设计中构架梁的有限元分析黄峥（江苏海能电力设计咨询有限责任公司，南京通过大型通用有限元软件ANSYS对跨度为13m的构架梁进行建模，计算了其应力分布及挠度分布情况，分析了各构件的受力情况，为其它构架梁设计提供。构架梁；强度；位移近年来，国家电网公司及江苏省电力公司相继推出了220kV及以下变电站的通用设计推荐方案和深化实施方案，将变电站的初步设计工作进行了一定程度的标准化，这对电网工程建设的快速高效推进起到了一定的促进作用。

　　在江苏电网通用设计方案中，变电站构架梁按终端构架和中间构架不同的情况进行了归并。在220kV配电装置区域共有4种构架梁，构架梁均采用三角形桁架梁，腹杆采用钢筋，局部为型钢，热镀锌防腐。常规设计时就直接选用方案中的构架梁。本文分析的就是用在220kV配电装置区域的中间构架梁。

　　对于中间构架应考虑两种情况：一是在正常运行情况（大风和覆冰）和导线上人检修情况条件下，构架两侧导线所产生的不平衡张力。二是在安装或移换导线时所产生的*不利情况，一般按一侧架线另一侧不架线的条件对进行计算。

　　1有限元模型本文采用通用有限元软件ANSYS对构架梁进行受力分析，构架梁跨度为13m，在构架梁跨中及距离跨中3.5m处连接导线，构架梁截面如所示，上弦梁采用角钢构建，其规格为L110x8，采用单元类型为beam188；下弦梁及端部梁也采用角钢构建，规格为L110x8，采用单元类型为beaml88；连接上弦梁与下弦梁的腹杆则采用实心圆钢，其直径为30mm，采用单元类型为link8；同样，处在下弦的腹杆也采用实心圆钢，直径为30mm，采用单元类型为link8.为构架梁的整体有限元模型，下弦的两端历，工程师，现从事变电站土建设计及施工技术工作。

　　采用固定约束。构架梁的钢材密度p=7 2工况分析导线在不同的工作状态下对横梁作用的力也不同。本文按电气专业提供的资料，选取了*不利的检修工况进行分析。在这一工况中，在跨中及离跨中两侧3.5m处，导线对构架梁作用有沿构架梁截面高度方向的竖直力（f//负方向）及沿截面宽度方向方向）的水平力，竖直力大小为6.423kN，水平力大小为18.897kN，梁跨中考虑2kN的人及工具重。显示了构架梁的加载情况，构架梁的下弦梁端部采用固结的约束方式。及分别为构架梁在荷载作用下的位移云图。

　　未超过钢材的强度设计值215MPa，受力满足要求。

　　在中我们发现，腹杆的轴向应力绝对值*大值出现在下弦。其中，*大的轴向压应力为40.4MPa，*大的轴向拉应力为40. 9MPa，远小于钢材的强度设计值215MPa，因而腹杆是安全的。

　　及分别表示由水平力及竖向力对构架（下转第28页）从图中可以看得出，跨中的竖直位移及水平位移*大，其竖直位移为4.7mm，水平位移为5.6mm.在变电站建筑结构设计技术规定中，220kV以下的构架梁的挠度限值为L/200（跨中），本文中构架梁的跨度为13m，其挠度限值为65mm，说明此构架梁在荷载作用下的挠度满足规范要求。

　　为构架梁的等效应力云图，为腹杆各单元的轴向应力云图。

　　从图中可以看出，大部分钢材的等效应力均很小。在下弦梁的角钢上大部分等效应力很小，有的甚至接近于0.构架梁的*大等效应力出现在端部，即靠近支座处，其应力大小为114MPa，并梁产生的弯矩。

　　表1粉煤灰土样密度试验结果土样干密度含水量压实度T10.验，每600m2测试一点。本文选取部分数据进行分析。动探孔1、02、03、04布置在夯间，01点处于试验区域边缘，触探采用重型动力试验进行，动探试验结果见。

　　重型圆锥动力触探成果D1点处于试验区域边缘，所以夯实效果差（可作为未处理地基土看待）。从D2、D3、D4点看：0~2.0m，强夯效果较差；2.0~7.0m，地基土得到了有效夯实。对比D1与D2、D3、D4点：在2.0 ~7.0m范围动力触探锤击数提高近50%；强夯有效处理深度达到7m，基本对地基软弱土层进行了处理。

　　土工试验施工现场用环刀取地基浅部粉煤灰土样进行密度试验。现场选取4个试验点，每试验点取土样3份，对试验数据进行平均，得到数据如下表1所示（试验测得粉煤灰*大干密度为1.粉煤灰地基经过强夯处理以后，压实度达到0.8以上，但由于粉煤灰的多孔结构与厂址所在区域地下水位较高，粉煤灰地基含水量较大。

　　4结论与建议强夯法地基处理技术能够有效地对粉煤灰地基进行处理，承载力提篼50%左右，处理有效深度达到7m，粉煤灰的压实度达到0. 8以上。

　　强夯处理过程中及处理后要注意做好排水措施，水对粉煤灰地基具有非常大的影响。

　　由于粉煤灰的成分及颗粒直径各地区差异很大，工程处理要根据粉煤灰的工程性质采取相应的施工工艺。