螺栓连接滑移对输电铁塔结构变形的影响研究

输电铁塔中普遍存在着螺栓连接节点的连接滑移现象,而传统输电铁塔分析方法一般不考虑螺栓连接滑移的影响,因此不能准确反映输电铁塔的变形情况。在外荷载作用下,螺栓连接滑移会增加输电铁塔侧向变形,导致结构的二阶效应明显,进而影响结构的承载力和安全性能,因此研究螺栓连接滑移对输电铁塔变形的影响显得非常重要。以猫头型直线塔为研究对象,通过有限元方法建立考虑螺栓连接滑移的三维有限元模型,模拟分析斜材和主材连接节点的螺栓滑移,以及不同位置的连接节点螺栓滑移对输电铁塔变形的影响。根据影响因素和分析结果,提出减小螺栓连接滑移对输电铁塔变形的措施。     

螺栓连接滑移的不确定性对输电铁塔结构内力的影响研究

输电铁塔中螺栓连接节点的连接滑移现象十分普遍,并且其载荷-变形过程具有很大的不确定性,传统输电铁塔分析方法常常采用空间桁架模型计算结构内力,有时不能准确反映输电铁塔中构件的真实受力情况。以输电铁塔的塔身部分为研究对象,考虑螺栓连接滑移的影响建立了塔身模型的参数化有限元模型,确定了随机输入变量和输出变量,并采用拉丁超立方抽样方法,通过直接蒙特卡洛模拟,得到了弯曲和扭转载荷工况下输电铁塔结构内力,研究了螺栓连接滑移对铁塔结构内力的影响规律。通过研究发现:考虑螺栓连接滑移不确定性影响后,杆件轴力大于空间桁架模型计算结果的概率有时很大,尤其是在扭转载荷工况条件下,斜材轴力大于空间桁架模型计算结果的可能性甚至会超过75%;不同载荷工况条件下,螺栓连接滑移对杆件轴力的影响程度也不相同,在弯曲载荷工况条件下,螺栓连接滑移对主材轴力的影响相对较小,而对斜材轴力的影响相对较大,在扭转载荷工况条件下,螺栓连接滑移对载荷所在侧面的斜材轴力影响较大,而对另外两个侧面的斜材轴力影响相对较小;实际工程中可以按照不同的载荷工况以及杆件所处的位置,对采用空间桁架模型计算得到的杆件轴力进行修正,以考虑螺栓连接滑移不确定性的影响,保证构件设计阶段所用轴力的可靠性。     

输电铁塔主材螺栓连接节点半刚性研究

输电铁塔主材通常由多段角钢采用螺栓连接而成,由于螺栓预紧力较小,连接滑移现象十分普遍,这对螺栓连接节点的轴向刚度产生影响。针对500 k V输电铁塔中4种典型的螺栓连接节点,建立其精细有限元模型,采用侵入法模拟螺栓预紧力,通过仿真模拟得到节点的荷载-位移曲线,研究不同排数、不同孔径的螺栓连接节点的半刚性,并进行真型试验验证,为输电铁塔结构的精细分析提供基础。     

±800kV特高压直流重冰区输电铁塔真型试验及螺栓连接滑移影响分析

±800kV特高压直流重冰区输电铁塔作为目前电网系统中最为复杂的结构之一,若采用传统的桁架模型或梁杆模型进行结构分析,其结果和试验值差异较大.已知螺栓连接滑移会影响结构的刚度分布和承载力,因此考虑螺栓连接滑移对特高压直流重冰区输电铁塔内力性能的影响是十分必要的.以乌东德电站送电广东广西特高压多端直流示范工程中重冰区铁塔为对象,引入非线性弹簧单元,首次建立了该类铁塔的螺栓连接滑移有限元模型,结合铁塔足尺试验结果,进行了多种荷载工况作用下的变形和内力综合分析.结果 表明,螺栓连接滑移模型计算结果与试验结果比较吻合,建议针对变形较大的荷载工况如扭转荷载,采用二阶效应弹性分析或者直接分析法进行结构分析,并通过提高整体或局部刚度等构造措施来减小螺栓连接滑移引起的大变形.     

考虑螺栓滑移的输电塔结构内力分析

本文对螺栓连接节点的转动滑移进行分析,并研究转动滑移与轴向滑移对输电塔塔身内力的影响。首先在ABAQUS中建立K型节点模型,将计算结果与试验对比,分析螺栓参数对转动滑移的影响。结果表明:K型节点中主角钢外侧螺栓先于内侧螺栓进入滑移状态并承担更大荷载份额,提高螺栓强度可增加滑移后期刚度,增加螺栓个数可提高滑移荷载。然后建立三种输电塔塔身模型,分析横向荷载工况下的塔身内力变化。结果表明:主材与斜材的轴力受轴向滑移影响较大,受转动滑移影响较小,横隔杆件轴力受到两种滑移影响均较大;螺栓滑移会导致所有塔身构件的弯矩分布产生较大变化。     

共享铁塔抗滑移连接件承载性能分析

给出了抗滑移连接件各部件参数的具体设计流程,并对抗滑移连接件承载性能进行了理论及有限元分析。结果表明:螺栓等级直接影响双板件连接的转动刚度及抗滑移性能,当螺栓等级较低即双板件连接转动刚度较低时,抗滑移连接件初期刚度主要取决于双板件连接的转动刚度,矩形钢管间距对其影响较小,当螺栓等级较高时,双板件连接刚性较高,矩形钢管间距变化引起了挂载铁杆线刚度变化,导致抗滑移连接件初期刚度及塑性承载力发生明显变化;螺栓等级对抗滑移连接件初期刚度影响同样与矩形钢管间距相关,当矩形钢管间距较小时,螺栓等级对抗滑移连接件的初始刚度影响较大,当矩形钢管间距较大时,抗滑移连接件模型在螺栓等级变化下初始刚度基本不变。实际工程中,当挂载间距受限制时,必须匹配与之相适应的螺栓等级,抗滑移连接件的承载能力才能得到高效发挥。     

加工方式对输电铁塔螺栓连接节点承载力影响的实验研究

输电铁塔主材通常由多段角钢通过螺栓连接而成,一旦主材节点发生破坏将造成倒塔事故发生,危及电力系统的安全稳定运行。输电铁塔主材节点多采用冲孔或钻孔方式加工而成,加工方式会影响节点的极限承载能力。针对500 kV输电铁塔中常用的Q345和Q420主材角钢,通过全尺寸节点拉伸实验,研究了冲孔和钻孔对不同螺栓直径、排列方式的螺栓连接节点的破坏载荷和破坏形式的影响,为输电铁塔设计和运行维护提供理论依据。     

EF2级龙卷风作用下输电铁塔力学响应研究

为研究龙卷风作用下输电铁塔的力学性能,以某110 kV线路直线型铁塔为研究对象,模拟EF2级龙卷风的风场结构,用ANSYS软件建立输电塔有限元数值模型。经过计算确定龙卷风的最不利半径为30 m。按照设计规范规定的风荷载计算公式,将30 m半径对应的风速场转化为风荷载并施加到输电塔有限元模型上。计算输电塔结构的塔顶位移,并分析其强度和稳定性随高度的变化规律。经过分析可以看出,在斜向风作用下输电塔的响应较大,且输电塔中下段是抗风薄弱部位,不能满足EF2级龙卷风的承载要求。为使输电塔在高等级龙卷风作用下不致遭受较大破坏,应对中下塔段进行加固或提高钢材的屈服强度。     

多尺度螺栓间隙下混压窄基角钢塔结构节点强度分析

以某一新型110 kV混压窄基角钢塔为对象,研究了螺栓连接间隙对输电塔力学性能的影响。通过考虑输电塔结构杆件之间螺栓连接细节,分别建立整体结构刚架力学模型和节点结构三维实体单元模型。然后将刚架模型与节点三维实体模型进行耦合连接,建立了角钢塔整体结构和节点局部结构的多尺度有限元分析模型。采用有限元法,对多尺度结构模型和纯刚架结构模型进行了力学分析,通过对两个结构模型计算结果的对比分析,并将有限元计算结果与足尺模型试验结果进行比较,验证了多尺度结构模型的合理性。在多尺度模型的基础上,通过改变边坡节点部位螺栓连接间隙,研究了不同螺栓间隙下节点结构的变形和应力强度。     

塔桅钢结构螺栓连接设计强度取的建议：对高耸结构设计规范（GBJ135—90）附表

本文介绍我 国电力部门输电铁塔连接螺栓的设计经验以及美国，日本输电铁塔螺栓设计的取值，并与钢结构设计规范进行对比供修编高耸结构设计规范参考。     

输电塔交叉斜材承载力试验及有限元分析

本文设计了输电铁塔常用的两种交叉斜材节间,根据斜材不同的内力比值共完成12组静力加载试验。采用有限元软件ANSYS对两种节间进行数值分析,并将分析结果与试验结果及规范计算结果进行对比分析。建立了螺栓连接节点的有限元模型,得到了螺栓节点连接滑移的荷载-位移曲线。然后根据荷载-位移曲线建立交叉斜材滑移模型,并在验证模型有效性的基础上进行参数分析。研究表明,交叉斜材节间极限承载力受拉压比影响,现有规范中的计算方法对于交叉斜材节间有一定偏差。本文提出的考虑螺栓滑移的ANSYS模型能够较好地模拟交叉斜材节间的破坏形式,并算得较为精确的极限承载力,通过参数分析发现材料强度、长细比、宽厚比对于交叉斜材节间极限承载力产生影响。     

塔桅钢结构螺栓连接设计强度取值的建议

本文介绍我国电力部门输电铁塔连接螺栓的设计经验以及美国、日本输电铁塔螺栓设计的取值，并与钢结构设计规范（GBJ17－88）进行对比供修编高耸结构设计规范参考。     

正交胶合木-混凝土螺栓连接力学性能试验研究及参数分析

为研究正交胶合木(CLT)-混凝土螺栓连接的力学性能,对12个顺纹连接试件和12个横纹连接试件进行了单调加载和低周往复加载试验,总结了连接典型的破坏模式,得到了连接的初始刚度、承载力及延性系数等力学性能;利用ABAQUS软件对连接进行非线性参数分析,研究螺栓直径、螺栓强度等级及CLT层板厚度等参数对连接力学性能的影响。结果表明：连接的破坏模式与厚径比(CLT厚度与螺栓直径之比)相关,当厚径比不大于6.56时,主要发生单塑性铰屈服、木材销槽承压及局部承压破坏;螺栓直径一定时,增加CLT层板厚度可有效提高连接承载力;当厚径比大于6.56时,主要发生螺栓双塑性铰屈服与剪断破坏;增加层板厚度对连接初始刚度、承载力和破坏模式无明显影响。针对螺栓屈服破坏模式,增大螺栓直径可提高连接的初始刚度与承载力;提高螺栓强度等级对初始刚度影响较小,但可提高连接承载力。     

胶合木与胶合木螺栓连接力学性能试验研究

试验研究胶合木与胶合木单螺栓连接及群螺栓连接构件在顺纹受拉时的承载能力,分析其破坏模式和破坏机理,试验对象为3组9个单螺栓连接和4组20个群螺栓连接.研究表明:胶合木与胶合木单螺栓连接的力学性能与胶合木的厚度比有关,当侧材厚度比为4.375时,破坏形态Ⅲ型,延性最佳;胶合木与胶合木群螺栓连接的力学性能与螺栓列数及每列的...     

地表变形对高压输电塔的影响

以中煤集团山西金海洋能源有限公司开采的煤矿采动区一输电塔为背景,采用大型有限元软件ANSYS对该输电塔进行数值模拟计算,分析了动态地表变形(主要为竖向位移)对输电铁塔结构附加内力和变形的影响规律,为输电塔结构的设计及安全性评估提供了依据。     

Q550钢材高强螺栓连接承压性能研究

高强螺栓承压型连接是钢结构中常用的节点连接方式,采用经验证可靠的Marc有限元计算模型对Q550高强度钢材高强螺栓承压型连接的承压性能进行数值模拟。分别对影响极限承载力的端距、边距、螺栓预紧力以及连接板件间的抗滑移系数等因素进行研究。研究结果表明:端距和边距二者共同影响Q550高强螺栓承压型连接的破坏模式和极限承载力,当端距和边距值分别取2. 0d0(d0为螺栓孔径)和1. 5d0时连接发生承压破坏并可以得到较高的承载力;对螺栓施加预紧力可以适当提高接头的极限承载力;抗滑移系数对极限承载力的影响不大。     

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。     

涂醇酸铁红或聚氨酯富锌漆连接面抗滑移系数测定——轻型薄壁钢构件高强度螺栓端板式连接系列研究之一

介绍了连接接触面涂醇酸铁红或聚氨酯富锌漆的高强度螺栓连接抗滑移系数试验研究。给出分别采用上述两种底漆时的连接板接触面抗滑移系数设计取值的建议 ,对影响抗滑移系数的各种因素进行了分析     

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。     

高强度螺栓承压型连接适用范围的讨论

针对现行规范中高强度螺栓承压型连接不应用于直接承受动力荷载结构的规定,引出关于动力荷载的讨论,进而讨论承压型连接高强螺栓的适用范围,比较了各种规范对于高强度螺栓连接的规定,明确其基本要求之一是弹性阶段连接不能滑移,据此要求,对高强度螺栓承压型连接未滑移时和已滑移时的承载力与摩擦型连接承载力进行比较,最后总结了高强度螺栓承压型连接的各种适用范围。