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。     

输电铁塔钢管构件非线性屈曲荷载理论和试验研究

针对输电铁塔钢管构件的制作过程及受力特点,比较分析了不同轴心受压构件稳定承载力理论,对屈曲荷载计算的Shanley力学模型进行修正,提出了可以考虑钢管构件初始弯曲的改进Shanley压曲荷载模型,推导了相应的轴压承载力计算式。开展同径厚比、不同长细比、不同初始弯曲幅值钢管的轴压承载力试验,试验加载结束时钢管的失效模式与改进Shanley力学模型局部一致。计算分析不同初始钢管的轴压承载力,并与试验结果进行对比,理论计算值与试验值的平均误差均小于4.0%,表明改进Shanley模型及其计算式可以定量计算初弯曲对钢管构件压曲荷载的影响,且具有很好的准确性和实用性。研究成果可供输电线路钢管塔及其他钢管结构设计参考,也为相关规范修编提供理论依据。     

玄武岩纤维增强材料加固钢管混凝土圆柱轴压性能的试验研究

通过在钢管外部缠绕玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)对钢管混凝土进行修复加固,能有效地提高构件的极限承载力、增加构件的延性、耐腐蚀性。通过对BFRP加固钢管混凝土的试验研究,分别对4个用BFRP纤维布缠绕加固和3个未加固钢管混凝土进行轴压试验,并通过荷载-位移曲线、荷载-应变曲线进行分析。结果表明:用BFRP缠绕加固的试件轴压破坏形态为BFRP拉断,钢管屈曲;用BFRP加固试件的承载力比未加固试件提高了17.3%,同时增加了试件的延性;未加固与加固试件轴压承载力的试验结果与理论计算结果的偏差较小,验证了理论计算的准确性。     

500 kV鼓型高压输电塔的稳定性分析和加固

输电塔的局部失稳是导致输电铁塔倒塌的重要原因。通过将风速转换为风压并施加于按实际等比例建立的ANSYS有限元模型中,并考虑二次应力影响和角钢朝向问题。根据屈曲系数分析输电铁塔的稳定性。研究结果表明:随着输电塔结构构件加固程度的增加,屈曲荷载因子逐渐增大,屈曲位置也逐步上移;当干字型输电塔下横担塔身部位加固完成后,屈曲位置上移至横担部位腹杆处。T字型比十字型和Z字型加固方式屈曲荷载因子分别提升了约39%和25%,可有效提升线路安全运行能力。     

基于多波屈曲单元的输电铁塔结构抗风极限荷载分析

为了有效预测输电铁塔结构抗风极限荷载,提出了一种多波屈曲单元来模拟辅助构件支撑的受力构件,按截面边缘屈服准则确定了多波屈曲单元的受压极限应力;对某110 kV鼓型直线输电铁塔结构抗风极限荷载进行了数值研究。研究结果表明:所提出的多波屈曲单元可有效考虑辅助构件的支撑作用和受力构件的初弯曲影响,结构建模时可不考虑辅助单元;该方法简单易行,可有效预测大型输电铁塔结构抗风极限荷载。     

双角钢十字组合截面偏心受压构件承载力试验研究

为模拟对输电铁塔单角钢主材（原主材）附加一个规格相同（或略小）主材（副主材）组成十字组合截面构件对塔身主材进行加固补强工程实际,通过考虑节间斜材支撑的双角钢十字组合截面偏心受压构件承载力试验,研究了该类构件的承载力以及副主材尺寸、填板设置、螺栓个数等因素对承载力的影响,探讨了其组合截面承载力计算方法,为建立该类加固设计方法提供了依据。     

真型输电塔无填板十字型组合角钢构件的受力性能研究

结合工程实践应用,提出一种无填板十字型组合角钢构件型式,根据设计最大荷载工况,依据试验规范DL/T 899-2012,通过真型塔试验和数值模拟分析论证了无填板十字型组合角钢构件在输电铁塔结构中的适用性,从构件的弹性屈曲模态和稳定承载力两个方面进行了对比分析.研究表明:无填板十字型组合角钢构件的弹性屈曲模态与传统有填板十...     

复合材料叠合衬砌加固管片接头抗负弯矩试验研究

复合材料叠合衬砌是加强各种隧道的一种新型结构形式。这种结构具有强度高、操作轻便、施工效率高、构件所占空间小等优点,特别适合于城市地铁隧道修复时复杂的施工条件。通过复合材料叠合衬砌加固管片接头抗负弯矩试验,对加固前后管片接头的荷载-挠度曲线、荷载-接缝张角、荷载-转角刚度曲线等进行了对比分析,研究了复合构件加固接头的破坏形态。结果表明,加固管片接头在挠度10mm时负弯矩承载力较未加固提高221%,负弯矩极限承载弯矩较未加固提高101%,加固管片接头平均转角刚度较未加固接头提高约4.3倍,复合材料叠合衬砌有效提高了管片接头在负弯矩区的抗弯承载能力和接头转角刚度,可作为隧道管片加固的一种新方法。     

新型构件并联法加固角钢输电塔试验研究及设计建议

角钢输电塔在强风中容易发生倒塌事故,在台风多发区,往往需要对输电塔进行加固补强。针对角钢输电塔的特点,提出一种新型夹具的主材加固方法。通过对一组未加固的角钢试件以及夹具布置和预紧力等各不相同的三组加固后的十字截面角钢试件进行试验,研究夹具数量和布置、螺栓预紧力等对试件承载力和传力效率的影响。试验结果表明,加固后的试件承载力有较大提高;试件的承载力和传力效率随夹具数量和预紧力的增加而增加。最后根据钢结构加固规范和试验结论,提出了新型夹具加固方式的设计建议。     

碳纤维铆钉在高桩码头加固工程中的试验研究

研究了碳纤维铆钉在码头结构开裂、损伤及耐久性变化后的加固作用,并比较了不同加固方式的优缺点。以实际工程为例,通过不同加固条件下的钢筋混凝土循环实验,建立了不同碳纤维(CFRP)加固方式在循环荷载作用下,钢筋混凝土构件循环峰值与标准构件极限荷载之比和极限承载力下降幅度的曲线关系,得到碳纤维加固方式对剩余承载力的影响规律及符合试验的最佳锚固长度。     

钢丝绳—聚合物砂浆加固剪力墙试验研究

为了研究钢丝绳-聚合物砂浆加固技术对于剪力墙抗震性能的影响,对1个剪力墙构件和2个加固剪力墙构件进行了低周反复荷载作用下的试验研究。通过试验研究其加固前和加固后剪力墙的承载力、滞回曲线等参数,证明采用钢丝绳-聚合物砂浆加固对剪力墙墙肢进行加固是一种很好的加固措施,能为类似的加固工程提供参考。     

输电塔-线体系覆冰作用非线性分析

在重冰区,高柔大跨越输电塔-线体系在覆冰、风载等作用下具有强烈的耦合特性和非线性特征。推导了绝缘子、索以及边界条件的刚度表达式,以向家坝-上海±800 kV特高压直流输电线路为例,建立了输电塔、导线、绝缘子以及边界条件的简化数值分析模型。对大跨越输电塔-线体系进行了7种工况下的静力非线性分析。分析表明,在导线均匀覆冰及风荷载作用下,铁塔构件的P-Δ效应较小;在不均匀覆冰工况下,导线不平衡荷载对铁塔产生扭转效应,铁塔受压支座节点和最大悬臂处单元的轴向压力和弯矩具有较明显的P-Δ效应,应考虑荷载非线性的不利影响。     

基于性能的大跨度钢结构设计研究

大跨度钢结构从体系到构件再到节点的破坏形态均可归结为大变形失稳,其安全控制指标包括承载力和变形能力两个方面,国内现行钢结构及相关设计规范对大跨度钢结构体系与节点的性能安全控制指标缺乏系统规定。从大跨度钢结构工程设计实践出发并结合试验研究,通过考虑几何非线性、材料非线性的计算分析,得到体系、构件、节点的荷载-应力、荷载-应变、荷载-位移全过程曲线,对基于延性的承载力与变形能力进行分析研究,提出大跨度钢结构体系与节点的弹性、弹塑性承载力、变形能力控制指标,以及基于性能的大跨度钢结构设计方法。     

钢纤维水泥砂浆钢筋网加固RC梁受力性能研究

对钢纤维水泥砂浆加固的抗弯足尺混凝土梁一、二次受力进行了试验研究。试验包括1根对比梁和6根用钢纤维水泥砂浆钢筋网加固的试验梁。试验梁采用三面U形加固形式,量测试验梁裂缝分布形态、荷载-挠度曲线、钢筋和混凝土及加固砂浆应变发展规律等。通过改变加固梁的加固配筋率和受力形态,研究了这种加固方法对RC梁的承载力、破坏形态、截面刚度及裂缝分布等的影响。试验结果表明,钢纤维水泥砂浆加固是一种有效的加固方法,能够显著提高钢筋混凝土梁的抗弯承载力、截面刚度以及抗裂性能。     

高强钢绞线网-聚合砂浆加固大偏心受压柱试验研究

高强钢绞线网.聚合物砂浆加固技术是近几年来在国内外发展起来的新型技术.本文对9根大偏心受压柱进行了研究,其中6根为加固柱,3根为对比柱.试验表明,在对原柱截面改变较小的情况下,该加固方法能够大幅提高柱的承载力.在试验的基础上,对加固构件的极限承载力、破坏形态、裂缝分布以及荷载.跨中挠度曲线等进行了总结和分析.研究表明,该技术是一种加固效果显著,工作性能优良的加固方法.     

纤维增强塑料板条嵌贴加固钢筋混凝土梁受力性能研究

纤维增强塑料板条加固混凝土梁已被广泛应用于工程结构加固领域,对已损伤混凝土构件的加固具有重要实际意义。通过对5根钢筋混凝土梁嵌贴CFRP板条加固的承载性能试验,分析了CFRP板条用量、损伤程度和加固方式等因素对加固后钢筋混凝土梁的承载力、跨中挠度、破坏形态等方面的影响。试验结果表明,嵌贴CFRP板条加固能有效阻止混凝土梁裂缝的产生和发展。已损钢筋混凝土梁的极限承载力和刚度均比原试件有不同程度的提高;在相同荷载作用下,加固梁的挠度比对比梁要小,试件屈服荷载有所增大,屈服点变得不明显;加固梁的荷载-位移曲线与未加固梁类似,但CFRP板条的作用使梁的屈服荷载有很大的提高;当加固量相同时,随着损伤程度的增加,加固梁承载力略有下降。     

CFRP板侧面嵌贴加固钢筋混凝土梁试验研究

在对5根CFRP板侧面嵌贴加固钢筋混凝土梁和1根未加固梁进行抗弯性能试验,研究该加固方法对试件承载能力、荷载-跨中挠度曲线以及裂缝发展情况的影响。试验结果表明:CFRP板侧面嵌贴加固钢筋混凝土梁可以显著提高构件开裂荷载和极限荷载,增加构件刚度,减小构件变形和抑制裂缝发展,具有明显的加固效果。     

基于梁式试验法的CFRP布与钢材界面-动态粘结性能研究

针对碳纤维增强复合材料（CFRP）加固结构构件常发生界面过早剥离破坏的问题,进行了4个粘贴CFRP布试件的冲击试验和2个静力对比试验,主要研究CFRP与钢材界面动态粘结性能。从界面的破坏形态、CFRP应变分布以及荷载 滑移曲线等方面,对冲击荷载和静力荷载下CFRP与钢材界面动态粘结性能进行了对比分析。在试验的基础上,提出了基于梁式试验法的局部粘结应力 滑移本构关系计算方法。结果表明:冲击荷载下CFRP应变分布曲线与静力荷载下相比更加陡峭;界面极限动态承载力有所提高。     

内配钢筋钢管混凝土构件轴心受拉性能研究

为研究内配钢筋钢管混凝土构件的轴拉性能,通过对9个试件进行轴拉试验,获得了试件的荷载-位移曲线,荷载-应变曲线和轴拉极限承载力等试验数据。结果表明:钢管混凝土构件在受拉荷载作用下,由于内部混凝土对外钢管环向收缩的约束作用,使其极限承载力相比空钢管提高约10%,内配钢筋在构件达到轴拉极限承载力时屈服。在试验基础上提出了用于分析轴心受拉构件的有限元模型,模型的计算结果与试验结果吻合较好。通过对比国内外相关设计规范规定的内配钢筋钢管混凝土构件的轴拉极限承载力的计算式,提出了该类型构件的轴拉承载力计算式,并将公式计算值与试验值进行了对比。对比结果表明:提出的轴拉承载力计算式与试验结果吻合较好。     

装配式波纹钢结构连接部位轴压力学性能试验研究

为探索装配式波纹钢结构连接节点的轴压力学行为,以无节点构件作为对照组,以预紧力矩和螺栓间距作为参数变量,开展波纹板轴压试验,研究波纹钢构件螺栓节点受力性能及其对极限承载力的影响,分析构件破坏形态和承载力变化。建立有限元模型,将模拟的构件破坏形态和荷载-位移曲线与试验数据进行对比验证,总结了不同螺栓排数下的构件破坏形态,得到了波纹钢螺栓连接部位荷载-位移特征曲线。结果表明:栓接波纹钢构件破坏形式分为波纹板变形破坏和螺栓孔变形破坏两种; 4排螺栓连接的波纹钢构件与无节点波纹钢构件破坏形态均为波纹板屈曲破坏; 随着预紧力矩的增加,构件滑移荷载和构件承载力峰值不断提高,当超过标准力矩20%时,滑移平台消失; 构件发生螺栓孔变形破坏时,荷载-位移曲线在峰值位置处延性较优; 研究成果可为装配式波纹钢结构连接部位设计优化提供参考。