输电线路覆冰事故在电网建设的初期就突显出来,并且在全球多个国家屡次发生。多年来,国内外的科研院所和高校的科研人员相继以理论分析、计算机模拟和试验研究为基础对覆冰输电线路的事故发生和预防进行了长期的研究,取得了大量有益的研究成果,同时也反映出研究工作的许多不足。针对目前我国关于覆冰输电塔线体系在杆塔设计、运行线路力学特性和覆冰受力状态预测方法等方面研究存在的不足,本文采用有限元仿真分析方法对不同覆冰状态输电塔线体系力学特性进行了研究。本文首先通过对现阶段我国输电线路中常用的杆塔进行分类,明确了输电杆塔结构的共性和特性,以实际工程输电线路塔线为原型,提取关键因素并结合有限元分析单元的数理特性,建立了杆塔、导线、地线、绝缘子串及金具等输电线路主要组件的有限元模型,依据各组件的实体连接特性,确定了模型节点的连接关系,完成了输电塔线体系整体有限元模型的构建。其次,针对自立式输电铁塔的非线性问题,论述了铁塔非线性问题的实质及解决方法,结合分析软件进行了其有限元实现方法的论述,依据导地线结构的悬索结构特性对导地线初始形态进行分析,参照国内外现行输电塔线体结构荷载计算标准,完成了本文有限元分析模型的荷载计算,结合仿真软件明确了模型的不同类型荷载的施加方式及约束条件。再次,以大型通用有限元分析软件为研究平台、输电塔线体系有限元模型为研究对象,对均匀覆冰状态塔线体系结构力学特性进行仿真分析,对影响受力特性的主要环境参量(覆冰厚度、风速等)进行了典型值选取,设计了38种模拟运行工况,记录了每基杆塔关键构件的282个主要应力值,分析了不同荷载作用下杆塔关键构件应力随荷载的变化特性,并同时进行了数学规律的总结,以仿真分析结果为基础,讨论了塔线体系结构的优化设计方案及受力状态预测方法。最后,考虑杆塔两侧导地线不均匀覆冰工况,开展了短档距侧重覆冰、长档距侧重覆冰以及档距中央重覆冰三类不均匀覆冰状态,33种具体运行工况下输电塔线体系不均匀覆冰力学特性研究,对不同工况下的杆塔、导地线受力特性进行了定量的分析,通过与均匀覆冰状态下的输电塔线体系力学特性的对比分析,揭示了各类不同覆冰状态对输电塔线体系力学特性的影响。本文的研究将会有助于提高电网运行的安全性和可靠性,具有重要的科研意义:①对于特殊地形地貌条件下的杆塔采用具有针对性的加强和改进措施,避免采用比设计规范更保守的设计思路造成输电线路建设成本的增加;②可以为电力部门对灾害天气条件下输电线路状况有科学的、全局的掌握提供依据;③可以为电力部门灾害天气条件下的除冰、融冰工作安排,电网运行调度工作提供确实可靠的参考;④不同覆冰状态输电塔线体系力学特性的研究,是建设智能电网工作的重要组成部分,是必不可少的基础工作。