输电铁塔受拉角钢构件块剪及其计算方法试验研究

通过对不同规格、材质、螺栓端距、螺栓间距等情况下受拉角钢构件的承载力试验,研究块剪的破坏特征。结果表明:单排螺栓连接情况下块剪对构件受拉承载力起控制作用,必须验算块剪,特别是对于一些小规格构件,而双排螺栓连接构件一般可不验算块剪。同时通过试验结果与DL/T 5154—2012《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》计算方法及其修正方法的计算结果的对比,推荐采用修正方法进行受拉角钢构件的块剪计算,其计算结果与试验结果更为相符,也更能有效提高构件的安全性能。     

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。     

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。     

新工艺在输电铁塔特殊构件加工中的运用

随着我国电力系统、电网的全面升级和改造,输电塔的建设也越来越多,输电塔杆件断面也由简单到复杂,早期的输电塔荷载小,使用单角钢就可以满足其受力要求,而随着现在同塔多回路工程、大截面导线工程、大跨越工程的建立,杆塔荷载越来越大,构件加工要求也越来越高,传统工艺已经无法满足输电塔对构件质量的要求,必须将新的工艺运用在输电塔各个构件的加工中,才能建设质量更优秀,荷载更高的输电塔。     

输电铁塔单角钢轴压承载力计算公式及试验研究

国内外规范中关于单角钢轴压承载力的计算理论及计算值不尽相同,按照ASCE 10-97计算所得的承载力安全保障不足,而按照国内规范设计则安全裕度较大,偏保守。针对国内外规范计算得到的单角钢轴压承载力差异较大的问题,对比分析了各相关规范关于单角钢轴压承载力的计算理论,开展了3个规格3种长细比的Q345单角钢的轴压承载力试验;探讨了国内外单角钢轴压承载力试验值与规范值的差异。经分析研究可知,当长细比较大时,角钢主要发生绕最小轴的弯曲破坏,此时宽厚比对单角钢轴压承载力的影响不大,对宽厚比有限值的公式可在长细比较大时对其进行修正;按照美国规范ASCE 10-97计算出的角钢承载力规范值与试验结果吻合较好,我国规范《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》(DL/T 5154—2002)可参考美国规范的计算方法来进行修正。     

输电铁塔用钢管及角钢构件经济性分析

以输电铁塔的角钢和钢管构件为研究对象,采用等强度理论即稳定承载力与强度承载力相等,对大规格角钢、普通双拼角钢、大规格双拼角钢、普通四拼角钢的临界长细比进行分析,提出角钢长细比取值建议及钢管构件经济性指标计算方法,在此基础上对不同钢材强度的钢管经济长细比进行分析,提出钢管长细比取值建议。分析结果表明:双排螺栓布置下4种截面临界长细比依次为33、40、33、43;钢管长细比小于40时,Q460性价比最优,长细比为40~120时,Q345性价比最优,长细比大于120时,Q235性价比最优。     

遗传算法在输电铁塔结构优化中的应用

针对输电铁塔工程实际,提出弦杆节点直线约束条件,并充分考虑规范规定的约束条件和各项技术标准要求,建立了输电铁塔结构形状优化模型。介绍了遗传算法在输电铁塔形状优化中的应用步骤,以杆件截面规格和节点坐标为设计变量,使铁塔重量最轻。     

110kV弹弓型景观输电铁塔风振系数计算研究

对兼顾美观性及与环境协调性的110 kV弹弓型景观输电铁塔,利用SAP2000有限元软件在风荷载时程作用下进行了风振动力分析,推算出风振系数的理论计算值与规范计算值.结果表明,其风振系数总体呈现随着高度增加而增大的趋势,但在分叉后因质量和刚度突变减小而导致风振系数也突变减小;风振系数理论计算值(1.13～2.61)均大...     

输电铁塔十字组合双角钢构件稳定性规范对比

以输电铁塔十字组合双角钢构件为研究对象,对美国《输电铁塔设计导则》(ASCE 10)、英国《铁塔设计规范》(BS 8100)、欧洲《45kV以上交流架空输电线路设计规范》(EN 50431)中关于十字组合双角钢轴心受压构件稳定承载力计算方法进行了介绍,并与我国《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》(DL/T 5154)及《钢结构设计规范》(GB 50017)进行对比分析。结果表明:对于十字组合双角钢构件稳定性,GB 50017和ASCE 10同时考虑扭转屈曲和弯曲屈曲,DL/T 5154,EN 50431,BS 8100仅考虑弯曲屈曲;对于十字组合双角钢构件弯曲长细比,DL/T5154按实腹式构件计算两个轴的弯曲长细比,BS 8100和EN 50431对于虚轴采用换算长细比进行计算;对于输电铁塔十字组合双角钢构件的轴压稳定抗力,BS 8100和EN 50431计算结果接近,且大于DL/T 5154计算结果,ASCE10计算结果大于GB 50017。     

加工方式对输电铁塔螺栓连接节点承载力影响的实验研究

输电铁塔主材通常由多段角钢通过螺栓连接而成,一旦主材节点发生破坏将造成倒塔事故发生,危及电力系统的安全稳定运行。输电铁塔主材节点多采用冲孔或钻孔方式加工而成,加工方式会影响节点的极限承载能力。针对500 kV输电铁塔中常用的Q345和Q420主材角钢,通过全尺寸节点拉伸实验,研究了冲孔和钻孔对不同螺栓直径、排列方式的螺栓连接节点的破坏载荷和破坏形式的影响,为输电铁塔设计和运行维护提供理论依据。     

输电塔交叉斜材平面外稳定中外规范计算差异的探讨

主要对输电塔交叉斜材平面外稳定计算问题进行探讨。对美国ASCE 10-15、中国GB 50017—2017《钢结构设计标准》和DL/T 5154—2012《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》等标准中的相关规定进行对比分析表明:在交叉斜材一拉一压受力情况下,GB 50017—2017对于计算长度的修正较DL/T 5154—2012要小;在交叉斜材同时受压情况下,两者对于计算长度的修正水平基本一致。然后基于交叉斜材均是偏心受力构件的情况推导了考虑交叉斜材受力相关性的计算长度修正计算式。     

输电铁塔十二颗地脚螺栓塔脚节点设计方法研究

目前输电铁塔工程开始采用十二颗地脚螺栓塔脚节点,此类节点的设计尚无国家标准可依,且研究较少。通过研究塔脚节点的受力机制和传力路径,提出了反映螺栓荷载分配的系数k(螺栓荷载比)及十二颗地脚螺栓塔脚节点设计方法。为验证该系数和方法的正确性,建立了十二颗地脚螺栓塔脚节点的有限元模型并进行不同荷载条件的上拔计算,对结果进行了分析;同时也对k进行了参数分析以验证其通用性。计算结果表明:该方法设计的塔脚节点具有更好的安全性与经济性,提出的螺栓荷载比k具有较好的通用性。     

输电铁塔十字组合角钢主材稳定承载力研究

以十字组合角钢构件为研究对象,研究构件轴心受压失稳方式,对GB 50017-2003《钢结构设计规范》、DL/T 5154-2012《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》、ASCE 10-97《美国输电铁塔导则》有关轴心受压长细比取值规定及受压稳定承载力计算方法进行对比分析。研究表明:3种规范有关双轴对称十字截面构件的计算长细比取值均考虑扭转屈曲的影响;ASCE 10-97和DL/T 5154-2012轴心受压稳定承载力计算考虑了翼缘外伸宽厚比对稳定强度的折减。GB 50017-2003与DL/T 5154-2012有关十字组合角钢受压稳定承载力计算结果接近,且均小于ASCE规范。     

输电塔T形组合角钢加固方法试验研究

近年来我国沿海地区频繁发生台风等自然灾害,造成输电线路不同程度的受损。因此,研究输电塔原位加固方法,提高在役输电塔抗风承载能力,具有十分重要的研究意义和价值。对于输电塔薄弱杆件为斜材的情况,提出了采用T形组合角钢的加固方法,分别设计了构件试验与塔段试验进行验证。结果表明:采用该种方法可以有效提高输电塔刚度与承载能力,构件承载能力提高97. 06%,塔段抗侧向位移刚度提高24. 7%,塔段承载能力提高88. 7%,塔段的破坏方式发生变化,薄弱部位发生转移。     

混凝土规范预应力叠合构件挠度计算方法研究

针对二次受力预应力叠合构件,我国GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》基于换算截面法和部分荷载长期效应提出了以长期刚度为主要变量的挠度计算公式。文中研究了主要参数:配筋率、预制构件与叠合构件高度比、活载恒载比、活荷载组合系数和附加挠度增大系数对长期刚度和挠度的影响规律,研究表明:长期刚度基本不随配筋率变化,随着高度比、活载恒载比增加而增大,随着活荷载组合系数和附加挠度增大系数增加而减小。     

爆炸冲击荷载作用下高压输电塔钢管构件抗爆性能试验研究

钢管材料易采购、易加工、易安装、构造体型较好,迎风体型系数较小,因而在高压输电塔结构中得以推广使用,研究爆炸冲击荷载作用下钢管构件的抗爆性能具有重要的理论意义和工程实用价值。通过各比例距离下静爆试验,研究爆炸冲击荷载作用下钢管构件迎爆面、背爆面各测试点的超压数值,进一步掌握爆炸冲击波的传播规律和对钢管构件的作用特点。临近场爆炸时,钢管构件中部呈现出撕裂、局部屈曲的破坏形态;近场爆炸时,钢管构件主要受爆炸冲击荷载第一个波阵面正压的影响;远场爆炸时,钢管构件除受第一个波阵面影响外,地面反射的冲击波也对构件产生影响。     

输电杆塔连接节点螺栓应力研究

研究了输电杆塔连接节点的螺栓强度问题。首先基于非线性有限元理论建立了输电塔线体系的力学模型和强风荷载作用下的运动方程;随后采用多节点实体单元建立了输电杆塔节点承载力的精细化有限元分析模型。在此基础上,建立了节点螺栓的预紧力计算方法和强度分析方法。以南方某输电线路为实际工程背景,研究强风作用下输电杆塔节点螺栓的服役强度,对比分析杆塔节点不同构件的应力状况。通过参数研究考察预紧力、摩擦系数以及螺栓直径等不同参数对其应力的影响特点。研究表明:强风荷载作用下节点螺栓承受很大应力,部分螺栓已经进入塑性阶段。螺栓预紧力和直径对其应力有很大的影响,而摩擦系数的影响则相对较小。     

轴心受压钢构件局部稳定计算方法的改进

1基本计算公式用三块钢板焊接而成的H形截面轴心受压柱（图1）是钢结构中较常用的构件。《钢结构设计规范》（GBJ17—88）规定;该构件的计算应满足强度、整体稳定、局部稳定、刚度几方面的要求。计算公式如下：式（3）、式（4）为局部稳定计算公式,式中λ为构件两方向长...     

杆塔材质耐久性研究

由钢材组成的输电杆塔在服役多年之后,材质的性能可能会发生一些变化进而影响构件的强度及杆塔的承载能力。针对服役时间较长的杆塔进行现场检测、实验室材质试验、实验室屈服试验、现场原位试验,并结合国外经典钢结构维护案例,对输电杆塔钢材耐久性做全方位的探讨及研究。