随着电网的不断延伸,经由开采区、河滩、山坡地等特殊地域的基础沉降引发的架空输电铁塔塔体变形、倾斜甚至倒塔事故时有发生。因此,输电铁塔在风荷载和覆冰荷载作用下,针对基础发生沉降、倾斜、侧滑等工况下铁塔关键杆件的应力特性,确定应力监测传感器的安装位置,并通过试验进行测试和验证,及时找到铁塔长期运行的易故障点的研究具有重要工程指导意义。首先,建立110kV有限元分析模型,综合考虑了输电铁塔运行工况和实际杆件结构变形时的应力特性,并依据铁塔结构荷载的计算公式,针对输电铁塔基础的沉降、倾斜和侧滑问题,进行了非线性静力学分析。其次,通过对铁塔基础的沉降、倾斜和侧滑应力分析,得到了各种工况下关键杆件最大等效应力与沉降值之间的变化规律,并根据材料力学强度理论得到关键杆件的屈服应力,从而确定了塔基的沉降、倾斜、侧滑位移临界值。结果表明:随着沉降和侧滑位移值增大,其关键杆件最大等效应力呈线性增加;而随着倾斜位移值的增大,其关键杆件最大等效应力呈非线性增加;在外荷载相同时,塔基倾斜位移临界值最大、侧滑次之、沉降最小;各种工况下,发生单个或三个塔基沉降时的关键杆件因最先超过屈服应力而处于危险状态。最后,在输电铁塔应力分析基础上,设计了一种输电铁塔应力监测与形态识别系统,该系统可以通过监测终端前端的应变传感单元对输电铁塔沉降、倾斜、侧滑工况下关键杆件单元应力信息实时采集,及时找到铁塔长期运行中杆件受力的薄弱点。此外,本文基于110kV状态监测试验平台,通过采用电阻应变片测量应变的方法对其仿真结果进行了应力测试分析与验证;试验过程中,通过采用超薄型液压千斤顶,解决了塔基沉降位移精准施加问题,简单且易于实现;通过将应变片安装在塔基的沉降、倾斜、侧滑相对应关键杆件单元位置上,采用多点分布式测量方法实现各种工况下的应力测量,以便于对铁塔的整体运行状态进行评估;相关研究成果对110kV输电铁塔基础的扶正、纠偏、在线监测及故障预警具备参考意义。