低温及大温差区输电铁塔螺栓扭矩及横向振动试验研究

螺栓松动是强风和舞动区输电铁塔横担损坏的主要原因,输电线路运行环境温度及其变化会对螺栓应力和防松性能产生影响。通过开展低温及大温差环境下输电铁塔螺栓扭矩试验和横向振动试验,获得了施工扭矩下-50℃～30℃的螺栓预紧力及材料强度利用系数,确定了输电线路运行环境温度及温差变化对螺栓预紧力及防松性能的影响规律,评估了输电铁塔单螺母和双螺母螺栓在低温及大温差环境下的防松效果。按照现行规范的输电铁塔螺栓施工扭矩,-50℃低温及80℃温差环境下施工不会对输电铁塔螺栓强度安全产生影响。输电铁塔螺栓按照相同扭矩在室温环境施拧后,随横向振动环境温度(30℃～-50℃)的降低,输电铁塔螺栓振后残余预紧力百分比逐渐增大,即在低温运行环境下螺栓的防松性能有所提高。其中,单螺母螺栓-50℃环境下的防松性能比室温20℃环境下提高了41.0%。     

特高压酒杯型铁塔地震反应谱分析

特高压输电线路是生命线工程,但是现有的规范标准对特高压铁塔的抗震规定并不明确。为此对特高压建设中的典型杆塔酒杯型铁塔进行了模态分析和振型分解反应谱分析研究,使用了梁杆混合模型,考虑了地震作用效应与风荷载等其他荷载效应的组合,确定了地震作用下酒杯型铁塔的最不利杆件,通过在不同抗震设防烈度、不同的场地类型的条件下的振型分解反应谱分析,得到了地震荷载组合效应值与常规工况效应值的应力比,提出了特高压酒杯型输电杆塔抗震设防分级标准。研究表明,特高压酒杯型铁塔建立在8度以上地区时,需要进行抗震验算,对于不满足抗震要求的杆件,需要进行相应的加强。     

低碳钢中纳米尺寸碳化物的相间析出行为

采用扫描电镜和透射电子显微镜对低碳Ti-Mo系的热轧板进行了组织分析,同时对其中的纳米粒子析出行为进行了研究.强化机理分析表明析出强化对于屈服强度的贡献值可达291 MPa.随着卷取温度的降低,纳米粒子相间析出的排间距会减小,相间析出的排间距与其在铁素体中形核点位置有一定的离散值,但基本上呈一定的固定值.α/γ界面的观察和采用不同理论的计算结果表明相间析出的产生主要与α/γ界面的台阶形成有关,相间析出的排间距大小由台阶高度、晶界扩散系数、等温温度、台阶面迁移速率等决定.      

输电铁塔主材加固方法试验

设计时间较早的塔型没有考虑风压高度变化系数,最大设计风速偏低。对原有铁塔进行加固补强,提高其抵抗大风的能力,保证铁塔的安全运行迫不及待。通过试验对背靠背主材加固措施进行探讨,考虑连接板形式以及连接螺栓个数对加固后承载力的影响,在试验的基础上提出加固优化方案,为同类塔型的加固补强提供参考     

特高压输电线路杆塔可靠度研究

选择了几种国际上有代表性的输电线路杆塔设计规范,以我国500kV输电线路杆塔设计为基准,推导出各规范轴心受压构件相当安全系数的取值,并与我国规定的相当安全系数进行了分析和比较,获得了国内外杆塔设计规范可靠度水平差异的定量数据,由此提出了我国1000kV特高压杆塔可靠度设置的建议。     

重冰区覆冰导线脱冰跳跃荷载分析

通过建立重冰区特高压线路连续7档导线-绝缘子脱冰跳跃分析模型,考虑阻尼、脱冰模式和覆冰厚度等因素影响,计算脱冰工况下导线跳跃高度、张力、挂点不平衡张力及垂直荷载等动力响应,研究不同因素对悬垂型杆塔动力响应的影响规律,确定重冰区特高压线路悬垂型杆塔不平衡张力及垂直荷载取值。阻尼比5%、单档100%脱冰时,脱冰跳跃产生的不平衡张力百分数均小于重冰区设计规定值,垂直荷载动力放大系数在1.28～1.40之间。20 mm、30 mm冰区导线上拔力占最大使用张力百分数取10%,40 mm、50 mm冰区取5%。     

超/特高压交流同塔四回钢管塔设计及试验

双回1 000 kV与双回500 kV同塔并架四回路SSZT2塔,是我国乃至世界上迄今为止应用于一般线路工程的单塔输送容量最大、高度最高、荷载最大的输电钢管塔。钢管最高材质为Q420,钢管全部采用插板和锻造法兰联接,首次应用强度级差高颈锻造法兰;在SSZT2杆塔结构设计中,对杆塔结构型式、风振系数、埃菲尔效应、钢管构件杆端弯矩等进行了专项研究,完善了超/特高压同塔多回钢管塔的设计,并通过了真型试验。试验表明我国超/特高压同塔多回钢管塔在设计、加工等环节有了可靠保障,可在特高压工程中进一步应用。     

±1 100 kV导线覆冰断线时V串偏移及不平衡张力分析

采用V串伸入塔身布置方案,可缩短±1 100 kV输电铁塔横担长度,降低塔重并减小走廊宽度。覆冰导线断线冲击时的V串偏移量是确定V串伸入塔身布置方案的重要控制因素,准确计算覆冰导线断线动态不平衡张力可为校核线路避雷器的结构强度提供依据。在通用有限元软件ANSYS中建立了±1 100 kV线路连续7档导线-V串体系模型,采用降温法施加导线初始张力,体系阻尼以Rayleigh阻尼形式施加,假定4根覆冰子导线同时发生断裂,通过杀死断线位置的导线单元来实现断线模拟。采用非线性瞬态分析方法,分别计算了考虑子间隔棒影响前后V串偏移量及挂点不平衡张力时程曲线。考虑子间隔棒影响时,覆冰导线V串偏移量和不平衡张力动态峰值,小于设计采用的静态、无子间隔棒模型计算值,即按设计取值确定的V串伸入塔身方案及断线不平衡张力偏于安全。     

1 000 kV特高压新型钢管及角钢混合塔的设计研究

由于钢管塔优越性显著,中国1 000 kV特高压双回输变电工程基本采用钢管塔结构。然而钢管塔加工工艺复杂、质量要求高、施工难度大,尽管已经采用标准化设计,钢管塔的产能仍很难满足需要。以皖电东送工程为例,参考特高压钢管塔的设计条件,规划设计了新型钢管及角钢混合塔,下横担以上杆件全部采用角钢材料;优化设计了塔身主材钢管变角钢截面处的过渡节点,比较了钢管塔和混合塔2种塔型的动力特性,并开展了经济指标的分析。在保证安全运行的前提下,论证了新型混合塔的可行性,使得杆件中角钢比例大幅增加,钢管比例相应减少,有效缓解钢管应用于输电塔产能不足的问题。     

角钢输电铁塔横担角度风荷载系数取值研究

完成了10 m/s、15 m/s和20 m/s来流风速下的2个角钢输电铁塔横担模型风洞试验,得到了19个风向角下横担的风轴阻力系数,分析了横担角度风系数、横线向和顺线向风荷载分配系数,构造了角度风系数函数并通过非线性拟合分析确定了拟合参数。在假定阻力系数相同的前提下,分别计算了由风洞试验和规范确定的横担有效投影面积。将试验确定的横担角度风荷载计算参数与国内外规范值进行了对比分析,提出了横担阻力系数、角度风系数和荷载分配系数的取值建议。中国规范计算横担阻力系数时,其计算式中的角钢构件阻力系数（1.3）建议由单片桁架阻力系数代替;风向角为0°时的横线向风荷载和风向角为30°时的顺线向风荷载取值偏于保守。