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第51卷第3期山西建筑Vol.51No.3

Feb.

2025年2月SHANXIARCHITECTURE2025·57·

D0I:10.13719/j.cnki.1009-6825.2025.03.011

轻中冰区悬垂塔型式对铁塔一阶振型影响研究

李杰，宋悦，何松洋2，蒲劲形，李鑫

（1.陕西送变电工程有限公司，陕西西安710000；

2.中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司，四川成都610000)

摘要：轻中冰区悬垂塔的受力主要受风荷载控制，而风致效应主要受铁塔一阶振型的方向影响，一阶振型为横担

方向横向振动时，符合规范等效静力荷载的计算假定，计算得到的风荷载效应最不利，反之，计算得到的风致效应

并不是最不利的，可能使得设计偏于不安全，因此研究输电塔的自振特性对其受力显得十分重要。基于结构力学

基本原理和数值模拟研究了悬垂塔不同结构型式下的振型特性，研究表明：悬垂塔呈鼓型布置时，由于横担较短，

横担的质量占比较小，扭转效应较弱，一阶振型表现为横向振动；悬垂塔羊角型（直流双极塔）布置时，由于横担较

长，横担的质量占比较大，扭转效应明显，一阶振型表现为扭转；悬垂塔为酒杯塔和猫头塔时，一阶振型主要受塔窗

轮廓材的相对规格比控制；并结合参数分析结论提出了不同布置型式下保证悬垂塔一阶横向振动的措施，研究结

论对工程实践具有一定的指导意义。

关键词：轻中冰区；悬垂塔；结构型式；一阶振型；数值模拟

中图分类号：TU311.3文献标识码：A

0引言证了一阶振型规律的可靠性和有效性，推荐了保证悬

垂塔一阶横向振动的构造措施。

输电线路事业日渐发展，而输电铁塔是输电线路

的重要组成部分，在输电线路建设成本中占据了较

大的比重。为了保证输电塔结构设计的可靠性和有1悬垂塔不同结构型式的一阶振型规律

效性，很有必要在设计时保证输电塔的最不利设计工程中常见的悬垂塔结构型式按照外形进行分类

状态是设计所需要的最不利状态，而轻中冰区悬垂包括：鼓型、羊角型、猫头型和酒杯型。

1.1鼓型塔一阶振型规律

塔主要受风荷载控制，依据规范[1-2]的设计方法，只

有当输电塔的一阶振型为横向振动时，才能保证按鼓型塔一般应用于双回路线路中，由于其横担相

照规范计算的风致效应是最不利的。但是，由于输对较短，塔身相对较高，其长高比（横担长度/呼高）较

电塔的不同构造型式，使得不少结构布置型式下，输小，依据团集质量效应分析方法，把横担质量集中在横

电塔的一阶振型并不是横向振动,可能发生前后或担端部，在惯性力作用下，使得X向的弯矩效应比Y向

者扭转振动,这与规范所规定的振型状态不一致，会弯矩效应大,同时由于横担较短，其扭转效应也较小，

使得设计偏于不安全。此时其振动效应如图1所示，惯性力作用下使X向弯

目前,学者们对输电塔横担的动力特性主要集中矩比Y向运动产生的弯矩大,所以其第一阶振型一般

为X向左右振动。

在其动力响应计算方面[3-6],仅仅是对单个塔型的响

应进行了试验和理论研究[7-8],并没有针对输电塔常以某500kV线路工程SZC1鼓型塔24m较矮呼

见塔型的振型特性进行系统的对比研究，也没有阐明高进行振型计算，采用有限元分析方法，数值分析时采

输电塔振型与其最不利设计状态的关系。因此本文以用梁杆模型进行模拟，主材采用Beam189单元，斜材采

实际工程中轻中冰区悬垂塔为研究对象，研究了悬垂用Link8单元，数值计算表明，此时SZC1的一阶振型

塔不同结构型式下的一阶振型规律，结合数值模拟验为横向振动，,如