输电铁塔十字组合角钢主材与斜材连接方法试验研究

通过输电铁塔的塔架试验,对十字组合角钢主材与塔身正侧面斜材的两种连接形式进行了试验研究,对组合角钢主材应变进行测量,在此基础上对十字组合角钢轴力、稳定承载力及主材受力不均匀性进行了分析,结果表明:在相同的外荷载作用下,传统连接形式的塔架加载至设计荷载110%时,主材发生失稳破坏,新型连接形式的塔架加载至设计荷载的115%时,主材发生失稳破坏;新型连接形式的十字组合角钢两肢的受力均匀性优于传统连接形式的十字组合角钢;考虑填板布置形式的十字组合角钢稳定承载力计算方法与试验结果吻合较好,计算方法合理。     

基于主材防屈曲的输电塔新型抗风加固方法研究

输电塔属于高柔结构,风致响应敏感。主材角钢作为输电塔的主要构件,其承载能力特别是受压抗失稳能力是影响输电塔抗风性能的主要因素。以提高主材角钢受压状态下的防屈曲能力为目的,兼顾考虑降低开螺栓孔对原主材的损伤,提出一种新型加固方法。并通过对6个足尺角钢构件进行加载试验,检验该新型方案的加固效果;分析不同加固参数对提升主材性能的影响;采用有限元方法对试验进行数值模拟,确立合理的有限元建模方法,为输电塔整塔加固方案设计提供依据。结果表明：该方案能够大幅提高构件的抗压承载力,并有效改善构件的延性;端部螺栓数目对加固效果影响明显;确定了抱箍间距的合理取值;拼接副主材的应力滞后对加固效果基本没有影响。     

输电铁塔新型加固方式的试验研究

现有的输电铁塔中,存在大量采用单角钢作为主材的铁塔,由于当时设计时采用的标准较低,承载力不足导致铁塔破坏的现象时有发生,所以有必要对单角钢形式的铁塔主材采取切实有效的加固补强措施。现有角钢加固方式需要在电塔主材打孔,非常麻烦且存在不安全的因素。提出了一种新的加固方式,用于加固的副材与主材之间通过两块特殊形状的角钢节点板用螺栓把主副材夹住,其中一块节点板通过横隔板与副材相连接,这种加固方式施工方便,不需要在主材和副材上打孔,且可以避开原来的节点板。通过试验研究了该加固方法的传力机理和破坏模式,并与按照相关规范要求的加固方式进行对比,验证了新型加固方式的加固效果和有效性。     

输电线路十字大角钢主材拼接性能研究

输电线路中,十字组合角钢塔主材的传统单角钢拼接方式存在内外角钢受力不均匀,导致实际承载力与理论设计值偏差较大等缺陷,为此本文提出采用双角钢拼接方式来改善十字组合角钢塔的受力性能。本文就十字组合角钢主材的两种拼接方式进行受力分析,通过有限元仿真分析和模型塔试验,比较两种不同拼接方式主材构件位移的协调性、受力的均匀性、主材最大应力控制截面的应力状态。经计算分析指出双角钢拼接方式位移协调性好,受力性能优于单角钢拼接方式,非等高接腿表现尤为明显。模型塔实验结果表明双角钢拼接塔极限承栽力比单角钢拼接塔提高至少5%以上。     

负载下焊接加固角钢截面形式对比分析北大核心

随着20世纪90年代以来建造的大量角钢通信塔到了老龄期,需要更新和加固。目前负载下焊接加大截面加固技术已得到了广泛应用,为了寻找更有效的截面加固效果,提出了四种角钢截面焊接加固形式,通过运用有限元分析软件ANSYS在考虑焊接应力影响基础上对这四种负载下截面加固后的构件进行了数值模拟分析,得到了加固前后构件的非线性屈曲性能。结果表明:负载下焊接加固方法能显著提高加固后角钢构件的极限承载力,相比另两种截面加固形式,方形截面和十字形截面具有较高的承载力和更好的延性,为今后角钢塔加固工程设计提供参考依据。     

双角钢十字组合截面压杆承载力研究

进行了160大规格Q420高强度双角钢十字组合截面构件的试验研究。得到了单节间和双节间压杆的受力性能和破坏模式。对该类构件进行数值模拟,考虑构件长细比、肢宽比和填板等对承载力的影响,并在此基础上提出计算方法。与试验结果进行对比,给出适合工程实际的组合截面承载力计算方法,可供工程设计参考使用。     

负载下焊接加固角钢截面形式对比分析

随着20世纪90年代以来建造的大量角钢通信塔到了老龄期,需要更新和加固。目前负载下焊接加大截面加固技术已得到了广泛应用,为了寻找更有效的截面加固效果,提出了四种角钢截面焊接加固形式,通过运用有限元分析软件ANSYS在考虑焊接应力影响基础上对这四种负载下截面加固后的构件进行了数值模拟分析,得到了加固前后构件的非线性屈曲性能。结果表明:负载下焊接加固方法能显著提高加固后角钢构件的极限承载力,相比另两种截面加固形式,方形截面和十字形截面具有较高的承载力和更好的延性,为今后角钢塔加固工程设计提供参考依据。     

特高压Y型截面角钢输电塔设计研究

由于双拼十字角钢截面受力不均及经济性较差,本文提出采用角钢焊接钢板的Y型组合截面设计特高压铁塔.经过构件有限元分析、构件与铁塔真型试验,获得Y型截面合理的轴心受压承载力计算方法,Y型截面角钢轴心受压承载力可按钢结构规范b类柱子曲线及相关弯扭失稳折算公式进行计算,相比双拼十字角钢节省输电塔材料量约7%.     

新型构件并联法加固角钢输电塔试验研究及设计建议

角钢输电塔在强风中容易发生倒塌事故,在台风多发区,往往需要对输电塔进行加固补强。针对角钢输电塔的特点,提出一种新型夹具的主材加固方法。通过对一组未加固的角钢试件以及夹具布置和预紧力等各不相同的三组加固后的十字截面角钢试件进行试验,研究夹具数量和布置、螺栓预紧力等对试件承载力和传力效率的影响。试验结果表明,加固后的试件承载力有较大提高;试件的承载力和传力效率随夹具数量和预紧力的增加而增加。最后根据钢结构加固规范和试验结论,提出了新型夹具加固方式的设计建议。     

通信铁塔加固技术研究

基于通信铁塔结构特点,详细阐述了塔身、基础加固理论及加固技术方案。对于轻型塔,塔面格构形式简单,适合采用增加双拼角钢方法加固构件;对于中型塔,主材适合采用"十字形"双拼角钢加固、斜材适合增加辅助材加固。对于基础,增加基础宽度可以满足地基承载力要求,采用"注浆"地基处理方法可以提高基础抗拔,基底注浆可以改善基底土壤性质以避免不均匀沉降,且可增加地基承载力。最后结合实际工程应用,说明加固技术的有效性和可行性。     

Experimental study on multi-panel retrofitted steel transmission towers

Due to the increasing demands on power supply and telecommunication services, existing transmission towers are frequently being required to carry extra loads above their initial design limits. A range of methods have therefore been used to increase the capacity of existing towers by retrofitting them in some way. This paper addresses steel lattice transmission towers with main leg members retrofitted by steel angles through bolted double steel angle connectors, a method that is widely used in practice but to date with little experimental research to support it. Three unreinforced tower models and four groups of retrofitted tower models with and without preloading have been tested in the structural laboratories at the University of South Australia. The experimental results verify the effectiveness of the retrofitting method. Load sharing analysis shows that axial loads can be effectively transferred between original tower members and reinforcing members through the bolted-splice system. Preloading reduces the load sharing in reinforcing members in the early loading stage but does not have significant influence on the ultimate strength of the whole structure.     

输电铁塔加固补强承载力研究

对于运行时间较长的输电铁塔,由于最大设计风速偏低以及设计时未考虑风压高度变化系数,运行时经常发生大风倒塔事故,严重威胁着输电线路的运行安全。对这类铁塔进行加固补强提高其抵抗大风的能力,以保证铁塔的安全运行迫在眉睫。根据工程经验,提出一字形连接板、单个螺栓,充分利用交叉斜材以及辅助材与主材的连接孔进行主材与副主材连接的加固方案。通过五基模型塔架试验对加固前后构件承载力进行对比分析,验证此加固方案的可行性。试验结果表明:此种加固方法使主材承载力得到了大幅提高。在试验分析的基础上,给出了加固后主材承载力的计算方法。     

模拟钢桁架塔角钢支腿加固提高其承载力

由于设计规范中风荷载要求的改变、电能需求的增加、通信行业的蓬勃发展,对现有钢桁架塔进行改装逐渐成为输电塔行业的重要战略。目前,实践中桁架输电塔采用的加固方法主要有2种。一种是沿塔高在桁架各杆件的中点处设置一系列横向支撑(隔板);另一种是利用附加构件对角钢支腿进行改装、加固,以提高其承载力。该文利用单板角钢支腿改装模型和非线性有限元(FEM)模型对最有效的腿材改装方法进行了研究。开发出模拟板件和螺栓连接件的3D连续单元,并将其与试验结果进行对比,吻合较好。研究发现,试验的关键问题是螺栓滑移,可通过一个简单的锁定系统(为模拟螺栓滑移开发的新技术)对模型进行简化。简化后的模型能够用于多面板建模。     

输电塔角钢杆件阻力系数及背风面遮挡效应研究

统计分析104个塔身和20个横担节段的几何参数,确定输电铁塔杆件所在平面与铅垂面夹角β的分布范围为0°～15°。基于三维空间风向角下输电铁塔角钢杆件足尺模型风洞试验,获得夹角β=0°～15°(间隔1°)、风向角θ=0°～180°时(间隔5°)的热轧、冷弯单角钢及双拼角钢的风荷载阻力系数,建立输电铁塔角钢风荷载阻力系数数据库及考虑夹角β的修正方法。输电铁塔杆件间距比B/b的分布为7～70,通过风洞试验和CFD仿真分析,确定输电铁塔角钢杆件间距比B/b对背风面杆件风荷载遮挡效应的影响,提出单角钢、双拼角钢背风面风荷载降低系数ηm与间距比B/b的关系曲线。研究结果以期为基于单根杆件阻力系数的输电铁塔及其他高耸桁架结构的风荷载精细化计算提供参考和依据。     

输电塔主材扭转约束对交叉斜材面外承载力的影响

为了研究输电塔主材扭转约束对斜材面外稳定承载力的影响,采用真型塔试验对输电塔主材进行了扭转刚度的测量,利用ANSYS分析了主材尺寸对刚度的影响.并对两端偏心受压等边角钢建立有限元模型,考察了长细比、端部扭转刚度对角钢稳定承载力的影响,并与我国规范进行了比较.研究结果表明:随着主材截面尺寸增加,斜材受到主材的扭转刚度约束...     

我国输电铁塔型材应用现状及优化措施

结合输电线路铁塔结构的特点,对国内外高强钢的应用现状、使用高强钢的技术经济性、高强角钢市场供货能力、高强钢设计技术参数的选取等方面进行了探讨和研究。并对输电线路铁塔中使用高强钢的技术经济效益进行了分析。     

Numerical simulation of structural behaviour of transmission towers

Transmission towers are a vital component and management needs to assess the reliability and safety of these towers to minimise the risk of disruption to power supply that may result from in-service tower failure. Latticed transmission towers are constructed using angle section members which are eccentrically connected. Factors such as fabrication errors, inadequate joint details and variation of material properties are difficult to quantify. Consequently, proof-loading or full-scale testing of towers has traditionally formed an integral part of the tower design. The paper describes a nonlinear analytical technique to simulate and assess the ultimate structural response of latticed transmission towers. The technique may be used to verify new tower design and reduce or eliminate the need for full-scale tower testing. The method can also be used to assess the strength of existing towers, or to upgrade old and aging towers. The method has been calibrated with results from full-scale tower tests with good accuracy both in terms of the failure load and the failure mode. The method has been employed by electricity utilities in Australia and other countries to: (a) verify new tower design; (b) strengthen existing towers, and (c) upgrade old and aging towers.     

特高压输电塔KK型节点受力性能有限元分析

该文对特高压输电塔无偏心无环形加强板KK型节点进行有限元分析。对于无偏心无环板KK型节点,空间KK型节点承载力均在不同程度上低于相应平面K型节点。分析表明:当β增大时,KK型节点承载力呈先增大后减小,再基本保持不变的发展趋势;当D/t减小时,节点承载力呈指数增加;当B/D增大时,节点承载力线性增加,但增幅较小;当主管轴压比η增大时,节点承载力大幅降低。