覆冰导线在斜风下的气动力特性试验和数值模拟

斜风作用下,输电线覆冰舞动往往为控制工况。基于斜风下的输电线气动特性是影响舞动的关键因素。文章主要研究新月形覆冰导线在斜风作用下的空气动力特性,新月形覆冰导线随着风向角的变化,及其三分力系数曲线变化。文章对斜风下覆冰导线三分力系数对传统的斜风分解法进行检验,运用计算流体力学软件Fluent进行数值模拟和风洞试验两种不同方法,对覆冰导线在斜风下的气动力特性进行研究,把风洞试验的测得数据和数值模拟得到的结果进行比较得出,数值模拟和试验结果吻合的很好。     

风载及导线拉拽复合作用下的高压输电铁塔响应分析

旨在获取风载及导线拉拽复合作用下的高压输电铁塔应力、变形响应及疲劳响应。首先分析了风载与拉拽作用下的铁塔载荷分布,建立了铁塔与风流的有限元分析模型并进行了动特性分析;然后用ANSYS进行了静态响应、谐响应、疲劳响应分析,得到了30 m/s风速下0°、45°和90°风载及导线拉拽复合作用下的应力及变形情况;获取了不同风向情况下铁塔的最大应力和最大变形部位、疲劳响应的危险位置点。结果表明,塔脚斜材下段中部、横担上拉杆中部、横担与导线连接处、塔身中部的横隔是最大应力和最大变形的集中部位;下横担下方第一个横隔与主材连接处、上、下横担与导线连接处是疲劳失效危险位置。     

长横担输电塔风致薄弱部位及加强措施

以沿海地区某220 kV长横担角钢输电塔为原型,通过气弹模型风洞试验考察结构的气动失稳趋势及薄弱部位,结合数值分析研究抗风加强措施.塔头部位由于不利的气固耦合效应,在高风速下出现了较明显的弯扭耦合振动现象|塔身下部长斜材在风振激励下,产生局部振动,面外位移增大,易引发构件的压弯破坏.分别采取增强塔头斜材和增设横隔面等措施对原结构进行抗风加强设计.后续试验结果和理论计算均表明：加强横担之间的斜材对减小塔头扭转振动的效果明显;在长斜材节段处增设横隔面可以抑制局部振型的提前出现,有效地降低斜材的压弯应力,从而提高整塔的极限承载能力.     

斜卷边槽钢偏心受压构件的稳定性分析

为进一步推动斜卷边槽钢在实际工程中的应用,明确其与直角卷边槽钢的区别,采用ANSYS非线性有限元程序,对共计70个算例的斜卷边槽钢在对称轴平面内偏心受压状态下的构件稳定性能进行分析.研究7种卷边弯起角度、10种偏心距对斜卷边槽钢偏心受压构件稳定承载力、失稳模式及变形等性能的影响.结果表明:偏心距对构件的承载力和失稳模式影响显著,所有构件均不是在偏心距为零时获得承载力的最大值.相同负向偏心距下,随卷边弯起角度的增大构件承载力逐渐降低;当卷边弯起角度达钝角后,各构件之间承载力相差较小,基本不再受弯起角度的影响.在正向偏心荷载作用下,越早出现畸变屈曲的构件承载力越低.     

风载荷对导线爆破除冰响应特性的影响

为了研究风载荷对导线爆破除冰的响应特性,进行了输电线路爆破除冰试验,并建立了试验线路的有限元模型,通过有限元软件模拟获得了作用于覆冰导线的风载荷和爆炸冲击载荷,用ABAQUS对试验工况进行了模拟验证.进一步对重冰区覆冰导线在不同风速条件下爆破除冰动力响应进行了仿真分析,得到了输电线路在风载荷和爆炸冲击载荷共同作用下导线跳跃高度与风速之间的关系,以及风速、爆破量对导线动张力的影响.结果表明:考虑风载荷作用下的爆破除冰试验中,对导爆索延时爆破能够降低导线跳跃高度;在一定风速下,对覆冰20 mm的导线进行爆破除冰时,爆破量存在一个临界值,当爆破量小于临界值时,导线跳跃高度基本不变;当风速过大时,导线动张力峰值会大于导线最大许用运行张力,并不适合进行爆破除冰,而在无风和低风速条件下可以选择合适爆破量进行爆破除冰工作.     

覆冰导线的空气动力参数数值模拟

覆冰导线的空气动力参数是导线舞动的关键因素.由于覆冰形状的多样性,风洞试验研究代价巨大,仅靠风洞试验提供覆冰导线的空气动力参数是不实际的,因此有必要采用数值模拟的方法.提出了基于面元法的覆冰导线空气动力参数的数值模拟方法,采用有粘性的绕流模型,编制计算程序对覆冰单导线随攻角变化的空气动力参数进行了数值模拟计算.该程序系统简单易用,能快速得到结果.通过比较,所得数值模拟结果与试验结果基本一致,一定程度上反映了覆冰单导线气动力的规律.该方法是一种实用、快速、有效的数值解法,为覆冰导线舞动计算与仿真的深入研究提供了一种有效的途径.     

酒杯塔塔线耦合体系覆冰导线舞动分析

采用非线性有限元分析方法研究了塔线耦合体系覆冰导线舞动的规律及特点,以及输电线舞动对酒杯塔受力及变形的影响发现绝缘子的布置型式对覆冰导线舞动的幅值及规律有很大的影响;由于塔线耦合的作用,左右跨的各相导线在具有相同覆冰厚度、形状以及受相同气动载荷情况下,所形成的舞动幅值及相位存在差异,从而导致输电线作用在塔上的力沿各方向分力不平衡,导致输电塔产生沿导线方向侧弯变形、与导线垂直方向侧弯变形以及横担的扭转变形;在导线舞动过程中输电塔的最大应力交替出现在塔头刚度较弱的部位.     

覆冰导线连续体模型及仿真分析

对于应用Galerkin法建立的覆冰导线风致振动连续体非线性动力学模型进行数值分析.借助于符号运算软件Mathematica程序,模拟覆冰导线在不同工况下的振动幅值、激起的振型和动态张力等.模拟结果表明小跨度覆冰导线以一阶振型为主、大跨度则以三阶振型为主,且动平衡张力大于静平衡张力.将上述分析结果与有限元模型分析结果进行比较,二者基本吻合.结果表明连续体覆冰导线解析模型能很好地体现动力系统的结构特点和舞动特性.     

钢筋混凝土约束柱抗剪强度的试验研究

前言钢筋混凝土偏心受压构件是工程结构中经常遇到的构件之一。这类构件除受轴向压力和弯矩作用之外,往往还要受到横向剪力的作用,例如承受节间荷载的屋架上弦、排架柱、框架柱及双肢柱等。在一些屋架试验中,曾观察到上弦发生剪切破坏的现象;在震害调查中,柱的剪切破坏现象比较普遍也比较严重。因此,钢筋混凝土偏心受压构件的抗剪强度问题,已经日益受到人们的关注。在国外,对钢筋混凝土偏心受压构件的抗剪强度,已经进行过不少试验研究,有的已在设计规范中得到反映。我国现行设计规范(TJ 10—74)仅对受弯构件的抗剪强度做出了规定。自1978年以来,国内已对这一课题进行了试验研究,并对偏心受压构件的抗剪强度提出了与现行设计规范的抗剪强度相衔接的计算公式。资料[4]主要是对定轴力、横     

锈蚀钢筋混凝土偏压构件剩余承载力研究

目的 研究锈蚀钢筋混凝土偏心受压构件的剩余承载力,为评价结构可靠度提供抗力模型.方法 考虑了受压区混凝土强度的降低、钢筋性能退化等主要因素,基于应力图形和平衡条件对锈蚀大偏心受压构件的结构性能退化和破坏特征进行分析.结果 导出了锈蚀钢筋混凝土构件的剩余承载力计算式.剩余承载力计算值与试验值之比平均值为1.0216.说明计算式具有可靠的精度.结论 受压区混凝土强度降低是影响锈蚀大偏心受压构件剩余承载力的主要因素之一.受压区混凝土的三向受力状态导致锈蚀偏心受压构件存在偏心转化问题.     

500kV输电塔承载能力分析及优化设计

研究覆冰情况下输电塔的承载力和合理构造,具有重要的工程和社会意义.本文以500 kV酒杯型输电塔为例,建立有限元分析模型,考虑输电塔结构的几何非线性和材料非线性,计算在自重、覆冰和风荷载及正常与断线导线张力作用下,输电塔结构的承载力.通过比较18种荷载组合下输电塔杆件应力和位移,确定出输电塔结构的薄弱部位,并对其进行优化设计,在横担和塔身处添加斜杆和水平支撑,并调整塔颈形状,验算结果表明,优化设计后的塔型,其整体刚度和承载力均有大幅度提高.     

套筒节点受压力学性能

套筒节点是一种新型的装配式空间网格结构节点,其螺纹外伸端为关键受力区域.为了解该节点受压力学性能,首先利用ANSYS对节点进行数值分析模型比选,提出可行的分析模型,研究节点受压性能和应力分布规律;通过试验考察轴心受压、偏心受压作用下节点外伸端受力特征和破坏机理;然后对试件数值模拟结果与试验数据进行对比,验证数值模拟方法的准确性;最后基于数值模拟和试验结果,推导出节点抗压承载力和刚度计算公式.研究表明:套筒节点轴压时承载力约为相同材料等直径、等壁厚圆管的63.2%;当存在较大偏心时,节点偏压承载力约为轴压时的83.9%;轴压试件与偏压试件破坏形式一致,均为螺纹外露段屈曲破坏;数值模拟得到的节点抗压性能与试验结果吻合较好,节点分析模型合理;理论分析得到的节点承载力和刚度计算公式与试验结果吻合较好.套筒节点受力合理可靠,其薄弱部位为螺纹外露段,受压时呈屈曲破坏.     

多层砖混结构房屋中构造柱与圈梁相交节点设计

构造柱与圈梁相交时,同截面设计无法保证;圈梁以联系梁、偏心受拉(压)为主要受力状态,与钢筋骨架宽度的相关不十分明显;按"强柱弱梁"理论,应保证构造柱主筋.     

高强型钢混凝土组合柱小偏心受压力学性能

为研究圆截面Q460高强钢混凝土组合柱在小偏压作用下的受力性能,进行了两根组合柱的工程性试验,对其破坏过程及特征进行分析,结果表明,钢骨有效限制剪切斜裂缝的发展,组合柱发生弯曲破坏,表现出良好的延性;采用有限元方法分析钢骨应力分布与变化规律,结果表明,混凝土压溃失效引起钢骨应力重分布,加剧了钢骨部分承担轴力和弯矩;对型钢屈服强度、含钢率进行有限元参数分析,结果表明,采用高强钢可有效提高承载力,同时控制构件截面尺寸与自重;对计算SRC柱压弯承载力的两种主要方法进行了比较分析,提出等效矩形概念的简化计算,为圆截面SRC柱设计提供依据.     

构件并联法加固输电塔的试验研究及设计建议

输电塔易由于荷载过大、断线冲击或覆冰舞动而发生损伤和破坏.针对角钢塔的结构特点,在其原构件的侧面通过连接板及螺栓并联一根新的同规格角钢,以提高结构的承载力.对十字型、Z字型和T字型三种截面形式加固构件的承载性能进行了数值分析和试验研究,考虑了二次受力的影响,研究了加固构件的破坏过程、破坏模式和极限荷载,与单角钢构件的承载性能进行了对比分析,结果表明加固后新构件的承载力明显提高.借鉴钢结构加固技术规范,建议了加固构件稳定性设计计算公式,确定了加固折减系数的取值.     

不锈钢筋混凝土柱小偏心受压性能

为了解决氯盐环境下混凝土结构中钢筋的锈蚀问题,采用新型的不锈钢代替传统碳素钢筋,开展不锈钢筋小偏压柱试验研究,探讨不锈钢筋混凝土柱小偏心受压的破坏过程以及各阶段的变形与裂缝发展规律,分析不锈钢筋的本构模型,开展小偏心受压构件极限承载能力的理论计算.结果表明：不锈钢筋混凝土小偏压柱跨中截面应变分布符合平截面假定,受力过程可以分为弹性、开裂、破坏3个阶段;不锈钢筋混凝土柱小偏心受压破坏模式与碳素钢筋小偏压柱相同,但变形较大,与碳素钢筋偏压柱相比具有更好的延性;不锈钢筋本构模型采用双斜线模型时与试验结果符合较好,且具有一定的安全储备,建议受压设计时予以采用;提升混凝土强度能够提高柱子受压极限承载能力,针对本文的不锈钢筋C70左右的混凝土提升效果较好.     

轴向及偏心压力作用下混凝土抗冻性试验分析

针对在轴心受压和偏心受压状态下C25混凝土的抗冻性问题,设计了0.4、0.5和0.6三种压应力水平的轴心受压试件及一种偏心受压试件,测算了其预应力损失,通过标准快速冻融循环试验来对比分析抗冻性能.结果表明:所有试件的破坏均达到了相对动弹性模量的限值,而质量损失不明显;轴心受压试件随着应力水平的提高,冻融循环前期抗冻性能逐步增强,但后期损伤速度急剧加快;偏心受压试件与轴心受压试件抗冻性能衰减规律相似,但破坏前受压侧边缘逐步发展了两条主裂缝,导致其抗冻性能快速下降.     

钢管-钢骨高强混凝土偏压短柱正截面承载力研究

目的 确定组合构件的理论模型和大小偏心的判断方法 ,提出偏心受压正截面承载力公式.方法 采用了极限平衡理论分析了钢管-钢骨高强混凝土偏心受压柱的受力过程,探讨了钢管、钢骨和混凝土三者的协同作用和大小偏心的判断依据.结果 确定了大小偏心的界线值.给出了不同偏心力作用下钢管-钢骨高强混凝土组合柱偏心受压正截面承载力公式.结论 计算结果 分析表明.由于钢骨、钢管和混凝土三者的相互作用,可有效提高柱子的承载能力,为促进其在工程实践中的应用提供了理论依据.     

杆件内时模型在柱偏压问题中的应用

将内时思想方法用于杆件本构研究中,建立截面内时本构模型,并将其与杆件有限单元法相结合,建立一种新型杆件恢复力模型——杆件内时模型,重点讨论杆件偏压条件下截面综合内时的定义及杆件内时模型对该问题的适用性．单柱偏压算例表明杆件内时模型具有以下特点：加、卸载本构方程统一,编程简单;弹性到塑性之间逐渐过渡;考虑弹塑性沿杆长的分布,计算得到的分布规律更符合实际;处理复合受力问题具有优越性．对于型钢柱的单、双偏压问题,采用本文的杆件内时模型进行弹塑性分析是可行的;对于钢筋混凝土柱偏压问题,本文模型可以近似用于小偏压,为使模型更加符合实际,应进一步寻找能够反映大、小偏压特性的截面内时模型．