螺栓单面连接不等边角钢轴压承载力试验研究

角钢输电铁塔中大量构件采用单面连接,由于两主轴刚度不同,如采用不等边角钢可有效节约钢材。目前国内设计方法中关于单面螺栓连接不等边角钢的规定不足,对扭转在构件失稳中占的比例数值有分歧,因此选取两组14个截面分别为90×56×6和140×90×8构件进行试验和有限元计算,长细比范围30~180。试验和有限元模型中螺栓孔布置、构件两端连接方式均与工程实际一致;有限元模型考虑螺栓、螺栓孔等相互作用。结果表明:试验和有限元计算结果基本一致,所有长度的构件都发生弯曲屈曲,扭转屈曲不是主要屈曲模式;当长细比较小时,由于截面平均应力较大,连接肢出现局部皱褶变形;长细比较大的构件屈曲时弯曲变形较大,中间截面角钢两肢夹角会发生变化。通过与现有设计方法对比,发现相关规范不能很好地预测单面连接不等边角钢构件破坏模式和承载力,建议进一步进行参数分析以完善计算方法。     

高强钢管轴压承载力研究

我国特高压输电塔中所应用高强钢管在我国相关规范中缺乏足够的设计参数.因此通过对现有设计方法进行比较,并结合有限元计算和试验结果,对高强钢管承载力进行研究.结果表明,高强轴压钢管承载力可以使用我国现有规范方法进行计算,在输电塔上应用时其最佳长细比范围为40-80.     

输电杆塔中刚性法兰螺栓的附加拉力

刚性法兰中的法兰盘在受拉时会发生轻微变形,在螺杆中产生附加拉力,现有计算方法没有单独考虑附加拉力的影响。螺杆内力在试验中不易准确测得,因此建立6个不同直径、螺栓个数的包含各部件的刚性法兰模型(钢管分别为φ219×8、φ506×8),根据节点实际受力情况分别设置接触行为和参数。计算结果表明,螺栓变形主要集中在螺杆部分;螺杆上的附加拉力约占钢管总轴力的6%;把螺杆的弯矩计入后,截面最大应力平均比其强度设计值高10%,现有计算方法偏不保守。考虑刚性法兰工程实际,给出了适用的螺栓承载力计算公式,为设计提供参考。     

Q420双角钢组合截面偏压构件弹塑性弯曲屈曲

通过试验研究了特高压输电塔塔身主材规格为L160×12、L160×14、L160×16的3种Q420高强双角钢十字组合截面偏压构件的破坏模式,试验结果表明此种构件均以整体弹塑性弯曲屈曲破坏为主.基于改进逆算单元长度法编制相应程序,计算得到了这3种角钢规格在不同长细比并考虑残余应力情况下截面的弯矩轴力相关曲线,提出适用于此类截面形式的弯矩作用平面内稳定的建议计算公式及柱子曲线.引用的非线性幂函数模型能较好的反映此类偏压构件在等端弯矩受力作用下杆件端部弯矩与杆端转角的弯矩转角关系.     

Q420高强度厚板焊接大规格角钢 轴压稳定承载力研究

在特高压输电塔中,焊接大规格角钢能解决热轧大角钢采购困难的问题,目前工程中已经开始相关应用,但对其残余应力分布、稳定承载力的研究较少。针对这一情况,根据焊接角钢加工实际情况,对Q420钢板焊接后的温度场、应力场、截面的焊接残余应力分布进行计算分析。考虑该残余应力和构件初始缺陷建立L250、L280、300、L320、L360肢宽的有限元模型,对厚板焊接角钢构件稳定承载力进行了分析。结果表明:焊接角钢在焊缝位置残余拉应力达到屈服,最大残余压应力约为0. 3f_y,其中f_y为钢材的屈服强度;特高压输电塔中的焊接角钢构件不需要考虑局部稳定折减;作为铁塔主材使用时可按电力行业规范中b类截面考虑。     

考虑横向支撑刚度影响的组合截面压杆稳定承载力

在压杆中部设置横向支撑来减小其计算长度,可提高压杆稳定承载力并节约钢材。目前对此类构件的计算和试验研究较少,工程中现有的处理方法略显粗糙。因此,以三弯矩方程为基础,建立考虑横向支撑刚度和残余应力影响的方程来计算压杆承载力,并进行足尺寸构件试验（角钢规格为Q420,2L160 mm×14 mm,长细比λ=30～50）与计...     

Q420双角钢组合截面偏压构件弹塑性弯曲屈曲

通过试验研究了特高压输电塔塔身主材规格为L160×12、L160×14、L160×16的3种Q420高强双角钢十字组合截面偏压构件的破坏模式,试验结果表明此种构件均以整体弹塑性弯曲屈曲破坏为主。基于改进逆算单元长度法编制相应程序,计算得到了这3种角钢规格在不同长细比并考虑残余应力情况下截面的弯矩轴力相关曲线,提出适用于此类截面形式的弯矩作用平面内稳定的建议计算公式及柱子曲线。引用的非线性幂函数模型能较好的反映此类偏压构件在等端弯矩受力作用下杆件端部弯矩与杆端转角的弯矩转角关系。     

高强双角钢十字截面构件承载力折减系数

双角钢十字截面构件承载力设计值与真型塔试验不符,目前对此问题的研究多集中于对现象的描述,不够深入。同时,现广泛使用的计算模型可推导出自相矛盾的结论,这给构件设计带来很大困惑。为研究承载力差异的产生原因,对常用规格双节间双角钢构件进行构件试验。通过对试验结果的分析,建立考虑弯曲、翘曲、扭转等因素的理论计算模型,并用能量原理和里茨法得到构件在两种典型屈曲模式下的柱子曲线。结果表明,考虑整体和局部稳定的计算模型能较好地与试验结果吻合;两种屈曲模式下双角钢构件承载力的差异可达10%以上。以此为基础分析现有设计方法的不足,给出考虑不同角钢宽厚比的建议承载力计算公式。建议公式为试验值的下限,可为此类构件计算提供参考。     

考虑多种应力的组合截面填板承载力研究

为了分析双角钢十字截面构件中填板受力性能和承载力计算方法,用3种规格不同长细比的双角钢组合截面构件足尺试验、有限元分析、板的弹塑性理论考察了填板的应力状态与双角钢构件的受力性能的关系。利用参数化有限元模型分析了构件截面规格、填板厚度等主要因素对填板受力的影响,根据其应力状态特点提出计算填板内力的合理有效的方法,并与试验和有限元结果进行对比。结果表明,建议的填板计算方法有较好的适用性,可供工程实践参考。     

铰支轴心受压高强钢管的局部稳定强度折减系数

中国特高压输电塔发展趋势是采用高强钢管塔,国内相关规范中Q420以上强度钢材设计参数不足.对20组不同材料和几何尺寸的高强钢管进行两端铰支轴压试验,并结合有限元计算及国内外相关规范分析其整体和局部稳定性.结果表明,Q420、GR65及Q460钢管轴压强度高于中国规范中对应计算值,且随屈服强度上升这种提高越明显.得出局部稳定强度折减公式是有限元计算值和试验值的下限,可供特高压输电杆塔设计作参考.