钢管塔法兰螺栓连接式变坡节点有限元分析

利用ANSYS有限元分析软件对输电钢管塔的法兰螺栓连接式变坡节点的受力特性进行分析,研究在设计荷载作用下,节点形式、节点板厚度、加劲板厚度以及加劲板高度等对法兰螺栓受力性能的影响。研究发现,不同于普通刚性法兰,法兰螺栓连接式变坡节点的螺栓受拉并不均匀。进一步分析发现,节点板尺寸远大于加劲板是导致螺栓受拉不均匀的主要因素。根据分析结果,同时考虑螺栓受拉不均匀和螺栓受剪的影响,提出新的设计方法和建议,以供实际工程参考。     

500/220kV多回窄基钢管塔塔脚节点极限承载力有限元分析

为了研究500/220 k V混压多回窄基钢管塔塔脚节点的受力性能及承载力情况,利用有限元软件ANSYS,对该塔进行建模及有限元分析。研究其在轴力和弯矩共同作用下塔脚节点应力分布、塑性发展、节点破坏模式及极限承载力情况,以期准确把握该类钢管塔塔脚节点的力学行为,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,塔脚节点最终破坏形式是肋板以上主管管壁的鼓曲破坏,设计荷载作用下塔脚节点未发生破坏。同时,通过承载能力极限状态的分析,对设计中次应力需要考虑的大小做出了量化,提出了考虑次应力影响的输电钢管塔主材设计方法,使实际设计更为经济化。     

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。     

国外某500 kV双回路转角塔导线挂板螺栓受力分析

针对国外某500 kV双回路转角塔在导线安装工况下出现挂板螺栓断裂情况,基于原设计图纸采用有限元软件Abaqus对导线挂板螺栓受力性能做了数值计算,对横担结构形式、螺栓承载力、螺栓受均匀性、螺栓增加方案等方面进行研究,得出该转角塔导线挂板螺栓受力不均匀,综合剪应力超过螺栓剪切应力和屈服应力允许值,导致螺栓断裂,6颗螺栓...     

500 kV变电构架中刚、柔性法兰的有限元分析

应用有限元软件ANSYS, 对500 kV 变电构架中刚、柔性法兰在拉弯荷载作用的应力分布和变形特点进行非线性数值分析, 将螺栓最大拉力的有限元结果与《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》(DL/T5154-2002) 结果进行对比, 发现大偏心受拉时规范采用的旋转轴位置还有待进一步研究, 建议柔性法兰螺栓受力修正系数m 值取为0.75; 实际工程中在设计刚、柔性法兰时, 至少应留25%的安全裕度。从有限元计算的螺栓最大拉力、法兰的应力云图和局部变形图同样看出, 有限元分析结果准确可靠, 和试验研究结果及规范比较吻合。     

输电杆塔插板连接管节点参数研究

通过有限元数值分析方法，从节点板尺寸、主管径厚比、主支管轴线夹角、主管轴力等方面开展了插板连接管节点极限承载力的参数研究，得到了管节点各个参数对其承载力的不同影响规律，并给出了工程设计的合理建议。     

加过渡段输电塔塔腿横隔面节点受力分析

针对陡峻山区立塔困难的问题,通常对输电塔塔腿采用加过渡段连接设计来解决。两条塔腿过渡段会出现内侧杆件夹角小于15°的情况,易产生偏心距,由此产生附加弯矩。通过输电塔内力分析软件TTA和有限元分析软件ANSYS分析过渡段横隔面节点的受力性能,对节点构造进行研究,发现设计这种有偏心距的横隔节点时可以采用按线刚度分配弯矩,然后按压弯计算横隔杆件的方法,并且得到了提高该类节点承载力的几种方法。对横隔横杆是否插入过渡段和塔腿斜材间进行分析,建议把横杆插入过渡段和塔腿斜材间。     

剪力对钢管塔K型节点局部承载力的影响

钢管塔采用K型节点连接时,支管的水平分力所形成的力偶会引起主管局部屈曲。通过建立钢管塔K型节点有限元计算模型,计算分析了不同单臂长度对无加强环板、1/4环形加强板、1/2环形加强板和全圆环形加强板情况下的K型节点局部极限承载力的影响,并对部分K型节点模型进行了承载力试验。结果表明：剪力越大,K型节点局部承载力越低,剪力对K型节点局部承载力影响越明显;无加强环板的极限承载力很小,其剪力小,对主管的局部屈曲影响小;环形加强板单极限承载力大,其剪力大,对主管的局部屈曲影响大。     

D型复合材料管连接性能研究

格构式复合材料塔采用了由钢制螺栓机械连接的D型复合材料管,其中复合材料管制孔和螺栓预紧力对杆件承载力影响还没有相关研究,其承载特性不太清楚。为准确掌握D型复合材料管的连接性能,通过D型复合材料管的塔节间模型节点试验,得到复合材料杆件连接孔端部以劈裂和剪切破坏为主;通过有限元模型分析了螺栓预紧力对D型复合材料管连接性能的影响,结果表明D型复合材料塔用抗剪螺栓的预紧扭矩宜控制为220 N?m。     

D型复合材料管连接性能研究

格构式复合材料塔采用了通过钢制螺栓机械连接的D型复合材料管,其中复合材料管制孔和螺栓预紧力对杆件承载力影响还没有相关研究,其承载特性不太清楚。为准确掌握D型复合材料管的连接性能,通过D型复合材料管的塔节间模型节点试验,得到复合材料杆件连接孔端部以劈裂和剪切破坏为主;通过有限元模型分析了螺栓预紧力对D型复合材料管连接性能的影响,结果表明D型复合材料塔用抗剪螺栓的预紧扭矩宜控制为220 N?m。     

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。     

特高压直流耐张塔导线挂点隔面结构分析

结合乌东德电站送电广东广西特高压多端直流示范工程(ultra-high voltage direct current,UHVDC)重冰区JC27201BW耐张塔试验结果,对导线挂点隔面建立实体有限元模型进行数值计算,与空间桁架模型计算结果进行综合对比分析,得到更加准确的导线挂点隔面受力及变形状态。从受力看,隔面轮廓下平面构件承担大部分挂点荷载偏心弯矩,前后侧构件受局部应力影响较大,节点力并未有效传递到交叉斜材上,充分说明空间桁架模型不能真实反映挂点处隔面受力,而实体单元模型更符合实际。从变形看,隔面抗拔能力相比抗压能力更弱,需特别注意上拔荷载作用时的不均匀变形。隔面节点螺栓主要受剪切力,在上拔荷载下更容易失效破坏,同时考虑螺栓加工误差和滑移影响,应适当增加隔面内螺栓颗数以防止螺栓进入弹塑性阶段后快速失效可能导致隔面体系失效。     

钢管塔基础八支地脚螺栓的精确定位

500 kV肇花博工程九标段全部为钢管塔,基础通过八支地脚螺栓与钢管塔塔脚法兰连接.针对钢管塔基础八支地脚螺栓的定位,我们进行了技术攻关与试点施工,取得了良好的效果.文章详细介绍了钢管塔基础八支地脚螺栓精确定位的施工方法和控制措施,并提出了进一步的改进措施.     

输电塔K节点极限承载力影响因素分析

为研究输电钢管塔及钢管角钢组合塔节点的特性,采用有限元软件ANSYS建立输电钢管角钢组合塔K节点三维实体模型,分析K节点的三种破坏模式以及角钢长度、角钢厚度和节点板长度对K节点极限承载力的影响。结果表明:输电钢管角钢组合塔K节点的极限承载力随着节点板和角钢厚度的增加而显著增大,在设计时角钢厚度不宜小于10 mm;输电塔K节点的极限承载力受节点板长度、角钢长度的影响较小。     

新旧杆塔技术规定对刚性法兰设计对比研究

选取输电塔架中常见的157个法兰节点,分别按照新旧杆塔技术规范中刚性法兰的计算方法进行设计,并对比尺寸,分析了新旧规范对法兰板厚度的影响规律。为研究新规范设计方法的合理性,采用ANSYS对20个法兰进行非线性数值模拟,认为新规范在法兰板设计方面较旧规范更为合理。此外,研究中发现法兰中的螺栓处于拉弯受力状态,因此,以1个节点为例,通过改变有限元参数,分析比较了法兰板厚度、肋板厚度、肋板高度对螺栓受力的影响,指出增大法兰板厚度对螺栓受力性能改善最为明显。结合实际设计中螺栓的设计利用率,建议设计时将法兰板厚度计算公式t=5M/f中的系数5调整为6,可增大10%左右的板厚,改善螺栓受力情况,供实际工程应用参考。     

1000kV人跨越直线钢管塔次弯矩分析

本文根据某1000kV特高压大跨越直线铜管塔实例,运用SAP2000进行有限元模拟计算,结合构件受力基本原理,得到铜管塔各主材构件次弯矩影响范围及分布规律,提出了铜管塔设计时须注意的问题。     

特高压单柱拉线塔受力特性及拉线初始预应力对其影响的研究

特高压拉线塔具有良好的应用前景,拉线的初始预应力对拉线塔受力至关重要。建立了特高压直流输电线路工程中的单柱拉线塔非线性有限元模型,分析拉线的受力特点,提出了影响拉线塔力学特性的拉线临界预应力的概念,研究分析了拉线初始预应力对单柱拉线塔受力特性的影响规律。结果表明:在大风荷载状态下,当拉线初始预应力小于拉线临界预应力时,随初始预应力的增大,拉线塔节点位移减小,拉线工作应力、杆件轴力、主柱支座反力基本不变;当拉线初始预应力大于拉线临界预应力时,随初始预应力的增大,拉线塔节点位移基本不变,而拉线工作应力、杆件轴力、主柱支座反力等均线性增大;大风荷载状态拉线临界预应力约为仅迎风侧拉线受拉时工作应力的一半,拉线的初始预应力应在比临界预应力小的范围内选择。     

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。     

主角钢插入式铁塔与基础接触部分的防腐治理

针对主角钢插入式铁塔,分析其塔腿腐蚀原因,提出了一种防腐治理方案,主要包括塔脚除锈、塔脚二次封堵,以杜绝塔脚腐蚀的发生。     

特高压钢管塔带颈锻造法兰承载性能试验与参数分析

为了检验带颈锻造法兰安全性及合理性,针对特高压交流工程钢管塔Q345带颈锻造法兰试件进行了受拉试验,研究了不同承载力级别下带颈锻造法兰的抗拉承载性能,开展了非线性有限元分析,并与试验结果进行对比;在得到可靠的有限元模型基础上,研究了各设计参数对法兰节点受拉承载性能的影响规律。研究结果表明:各组试件的变形特征相似,即法兰连接的小直径钢管出现轴向拉伸和径向收缩现象,法兰盘轻微弯曲,法兰连接的大直径钢管变形不明显。法兰盘厚度的增加提高了法兰节点的强度和刚度,减少了法兰盘变形及螺栓附加应力;法兰颈部变坡坡度控制在15°左右为宜;法兰节点的初始刚度随螺栓预紧力的增大而增大,但节点的极限承载力变化较小;法兰节点荷载的偏心距会严重降低节点的初始刚度和承载力。研究证明,不同承载力级别下带颈锻造法兰的抗拉承载性能安全、可靠;与轴心受力相比,偏心受力会在一定程度上降低试件的承载能力。