四管组合柱钢管塔变坡节点设计与有限元分析

针对某四管组合柱钢管塔,提出了一种新的变坡节点形式。利用有限元软件ANSYS,对该节点进行建模及有限元分析。研究在设计荷载和极限荷载作用下变坡节点的应力分布状态、塑性发展规律、节点破坏模式及极限承载力情况,以期准确把握该类组合柱钢管塔变坡节点的力学行为,为工程设计和后续的研究工作提供相关的比较数据。研究表明,变坡节点在设计荷载下处于弹性状态,其最终破坏模式是下主管管壁的压曲破坏。通过研究还发现,大板上侧和下侧肋板受力不均匀,与主管直接搭接的肋板受力较大。只要设计参数取值合理,这种新型变坡节点形式是安全可靠的。     

1 000 kV特高压钢管塔塔身变坡节点的优化设计

钢管塔塔身变坡处大多采用大板对焊式或法兰螺栓连接式2种方案连接塔身上下主管,保证传力清晰合理。对淮南-上海1 000 kV特高压交流双回路SJ276转角塔塔身变坡节点分别采用2种方案的连接方式进行了经济性和可靠性计算分析比较。结果表明,只要在设计参数取值合理的情况下,2种方案的塔身变坡节点都是安全可靠的,但是法兰螺栓连接式方案更节省塔材,塔重减轻约2％。     

特高压输电钢管塔插接法兰节点焊接热效应

基于热弹塑性耦合分析理论,采用有限元数值模拟的方法,分析了特高压钢管塔插接环焊法兰节点的焊接热效应影响.结果表明,采用有限单元法分析焊接非线性热传导问题是适宜的;焊接的高温融熔作用将导致材料不可逆的塑性变形,冷却后在焊缝附近出现颈缩现象,钢材脆性增加;受焊缝及其附近区域温度场的影响,构件冷却后在焊缝附近形成焊接残余应力影响区;根据1 500℃焊接温度,30℃常温边界的Q345钢材计算结果,最大轴向残余应力达设计屈服强度(345 MPa)的44％,深度影响区约为4倍焊角尺寸的范围.     

钢管塔锻造法兰连接螺栓的受力计算

针对钢管塔构件法兰连接形式,以真型试验和理论分析为研究方法,提出输电线路钢管塔用锻造法兰连接中螺栓的计算公式和相关构造要求,并分析了锻造法兰螺栓受力影响因素。目前该公式和构造要求已应用于1 000 kV淮南-上海（皖电东送）输变电工程钢管塔的锻造法兰设计。     

输电线路钢管塔法兰节点承载性能研究

法兰节点作为钢管结构的重要连接节点形式,其承载性能直接影响着杆件的承载力,进而影响输电杆塔的稳定.文中对柔性和刚性两种法兰节点进行分析,针对柔性法兰各部分尺寸参数变化,用ANSYS软件进行了数值模拟并建立多个有限元模型,分别研究其极限承载力.比较了法兰盘厚度、螺栓位置、螺栓数量对柔性法兰极限承载力的影响,对实际工程中用于输电杆塔的法兰设计有一定的参考价值.针对刚性法兰,以方韶站220 kVSKT12双回跨越塔编号为FL5的刚性法兰为例,对其进行实体建模,研究刚性法兰的变形、破坏过程,计算其极限承载力并针对螺栓的受力状态进行了分析,得出螺栓在轴向受拉过程中为拉弯组合状态,该研究内容可为相关行业规范的完善提供参考.     

钢管塔地脚螺栓受拉特性有限元分析研究

利用ANSYS有限元分析软件建立了特高压钢管塔的整体模型,研究受拉状态下塔腿节点处的弯矩分布规律,然后建立精细化的塔脚节点模型,研究地脚螺栓拉力的分布特性。研究发现,塔腿主材受拉时存在较大的弯矩,受拉时的次应力比高达0.3~0.4,且与受压时的弯矩分布规律类似;因塔脚法兰异形和弯矩的影响,各脚螺栓拉力分布不均匀性,内侧螺栓拉力高于平均值,尤其是当主、支管采用插板连接时,差异显著。弯距越大主支管夹角越小、节点板尺寸相对加劲板越大、地螺拉力分布的不均匀性越显著。根据有限元分析结果,提出降低地脚螺栓受拉不均匀性的构造措施和设计建议。     

钢管塔新型十字插板节点板的有限元分析

阐述了钢管塔中新型十字插板节点的力学原理,应用有限元软件ANSYS对某工程的新型十字插板节点进行了非线性数值分析,结果表明,新型十字节点板按传统的节点板设计是偏于不安全,建议在原来的设计方案上适当增加节点板的厚度,修改后的设计方案是安全合理的。     

钢管塔刚性法兰设计研究

结合特高压工程中钢管杆塔的设计实践,对比分析DL/T 5154—2002《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》、DL/T 5254—2010《架空输电线路钢管塔设计技术规定》以及CECS236—2008《钢结构单管通信塔技术规程》等规程对于刚性法兰设计计算的条文规定,梳理刚性法兰的计算公式,比较各公式计算结果的差异。DL/T 5254—2010与其他2个规程相比,法兰板的计算结果略大,加劲板的计算结果稍小;对DL/T 5254—2010刚性法兰计算公式中设计参数的确定提出建议。     

钢管塔全环板节点极限承载力的试验研究与有限元分析

对影响节点极限承载力的一些因素进行了研究与探索,结果表明极限承载力与主材壁厚、管径、环板高度和厚度等有关.通过对钢管塔全环板节点极限承载力进行的试验和数值研究,所得数值结果和试验结果吻合良好.通过理论分析,提出了钢管塔全环板节点极限承载力设计的建议公式.通过和其他研究结果以及日本有关规范的对比,阐明了所提建议公式是安全可靠的,为钢管塔节点设计以及节点极限承载力的确定提供一定的设计参考依据.     

不同节点连接钢管塔杆件微风振动分析

利用ANSYS软件建立不同长细比(50-250)、不同节点连接(单插板、U型插板、十字插板和法兰)钢管杆件有限元模型,通过模态分析得出杆件一阶自振频率,通过涡激振动公式推倒出其一阶起振临界风速,并与规范给出的参考值进行对比。结果表明,针对大部分钢管杆件,其一阶起振临界风速与规范给出的参考值有较大的差值,工程设计中要考虑适当的折减,以平衡选材的安全性与经济性。     

基于流固耦合的单管塔风振响应有限元分析

为获得更为精确的杆塔结构风振响应,尝试利用风场与杆塔结构的流固耦合作用,建立流固耦合控制方程,研究了基于流固耦合的单管塔风振响应有限元分析。结果表明,流固耦合技术可用于杆塔结构的风振分析,可以直观地模拟出结构的风振响应时程。     

受拉刚性法兰计算方法研究和有限元分析

通过对受拉刚性法兰进行有限元仿真模拟,得到法兰板和加劲板的应力分布规律。根据有限元分析结果推导了在轴向拉力作用下刚性法兰的计算方法,计算结果表明该方法具有足够的精度,可以满足工程需求。最后总结了受拉刚性法兰计算中需要注意的问题,供工程设计参考。     

基于有限元的电机法兰结构强度分析

以一款280机座号三相异步电动机法兰结构为研究对象,运用SolidWorks三维软件进行实体建模,利用材料力学理论以及有限元分析软件对其结构强度进行了分析校核,为该类型的法兰结构设计提供了优化方向。试验结果为该类型的电机法兰结构强度校核提供了分析支持,为电机法兰结构的强度分析问题提供了一种操作性强并且有效的有限元解决方案。     

钢管结构无加劲法兰计算方法的试验研究

通过对钢管结构无加劲法兰承力的系统试验,分析了无加劲法兰的变形和受力状态,研究了法兰承载力与法兰盘厚度、螺栓边距、螺栓疏密及偏心距的关系,并提出了合理的螺栓受力修正系数和法兰承载力计算公式。     

1000 kV交流特高压钢管塔梁杆有限元分析研究

1 000 kV交流特高压同塔双回路钢管塔具有负荷大、结构高耸、柔度大等特点,由于焊接的连续性、节点板和钢管刚性连接等原因的影响,结构在节点处易产生次弯矩和次应力,从而造成构件及节点局部应力不均。按传统桁架结构杆单元线弹性理论进行分析和设计,杆塔实际受力状态与计算结果存在差异,造成选材不够准确。为解决上述问题,采用梁杆单元模型进行分析计算,并与杆单元模型结果进行对比。计算发现,梁杆有限元模型和杆单元模型计算所得钢管塔主材的轴力大小相当,下横担以下的主材弯矩较大,特别是塔腿、靠近塔腿的主材、变坡处和各层横担主材节点处。主材构件两端的强度应力最大,而稳定应力则主要出现在中部,采用梁杆单元模型进行精细化设计,不仅具有一定的经济性,同时各构件安全冗余度趋同,在塔材耗量相当的情况下,一定程度地提高了杆塔的承载能力。     

大跨越钢管塔采用复合构件时的节点试验研究

以规划中的世界第1 高塔-- 舟山大跨越输电塔为背景, 对采用钢管混凝土复合构件时的节点进行试验研究, 通过有限元计算与试验结果的比较, 表明该结构具有优良的承载能力。     

110kV窄基钢管塔的设计研究

根据工程实际情况,规划设计了1个9种塔型系列的110kV窄基钢管塔,应用V型串直线塔、悬垂转角塔等特殊塔型对窄基塔塔型进行了优化,可节约线路走廊宽度约20%,造价约为钢管杆线路的75%,具有良好的经济效益及推广应用价值。     

特高压钢管塔锻造法兰优化设计研究

钢管塔在特高压工程中的推广应用对钢管塔的可靠性与经济性提出了新的要求。通过分析比较钢管塔与角钢塔的塔材组成,并结合钢管塔的结构特点,提出了通过降低联接件比重实现进一步提高特高压钢管塔经济性的方法。详细分析了目前特高压钢管塔锻造法兰的应用情况,提出锻造法兰精细化设计的新方法,并结合超/特高压同塔4回钢管塔的设计进行了各种方法的可行性和经济性分析。研究表明：在特高压钢管塔设计中,通过应用强度级差与布置优化、结合锻造法兰进行钢管选材等综合措施,最大程度的降低锻造法兰的比重,能够进一步提高特高压钢管塔的经济性。