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。     

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。     

单、双角钢过渡节点轴压承载力特性的研究

随着输电线路荷载的增大,单肢角钢无法满足铁塔结构的强度要求,主材根部通常采用双拼或者四拼组合构件,但上部构件的内力相对较小,采用双拼或者四拼角钢时利用率较低,一般采用单肢角钢来达到节约材料的目的,因此,研究单角钢和双角钢的过渡节点具有重要意义。利用ANSYS软件建立单、双角钢过渡节点有限元模型,分析长细比、靴板厚度以及过渡节点板厚度等因素对其破坏模式、轴压承载力性能的影响规律。研究结果表明:随着长细比的增大,过渡节点的承载力降低;靴板的厚度与过渡节点承载力呈正比,当过渡节点板较薄时,节点发生弯曲失稳破坏,当厚度增加时,节点发生弯扭失稳破坏。     

输电杆塔主材角钢加固研究

输电线路具有输送与分配电力的重要任务。基于国内输电杆塔主材角钢加固技术方面的研究成果,重点对几种具有特色和代表性的输电杆塔主材加固方式进行了论述。在目前的实际工程应用中,加固方式可以分为更换主材的加固方式、添加副主材的加固方式和添加辅助材的加固方式等。各种加固方式有各自的优劣和不同的施工工艺。这些针对不同条件下的角钢加固技术,体现了输电杆塔主材角钢加固的先进技术和发展方向。     

输电铁塔十字组合角钢主材与斜材连接方法试验研究

通过输电铁塔的塔架试验,对十字组合角钢主材与塔身正侧面斜材的两种连接形式进行了试验研究,对组合角钢主材应变进行测量,在此基础上对十字组合角钢轴力、稳定承载力及主材受力不均匀性进行了分析,结果表明:在相同的外荷载作用下,传统连接形式的塔架加载至设计荷载110%时,主材发生失稳破坏,新型连接形式的塔架加载至设计荷载的115%时,主材发生失稳破坏;新型连接形式的十字组合角钢两肢的受力均匀性优于传统连接形式的十字组合角钢;考虑填板布置形式的十字组合角钢稳定承载力计算方法与试验结果吻合较好,计算方法合理。     

单角钢连接节点板受压性能试验研究与承载力计算方法

输电工程中输电塔架节点通常采用节点板连接的方式,单角钢杆件受轴向压力作用时,节点板处于偏心受力状态,常规的节点板受压承载力计算方法都是基于双角钢连接轴心受压得到的,与输电塔架节点板的受力存在明显差别。通过对2个输电塔架典型节点进行足尺试验和有限元分析,考察了单角钢连接节点板的受压性能和破坏模式,并利用多参数有限元分析结果,研究了用于单角钢连接节点板受压承载力的计算方法。试验研究表明,单角钢连接节点板受压时出现明显的板面外失稳,且节点板的变形呈现出弯曲伴随扭转的形式。通过对比分析表明,有限元分析结果与试验结果吻合较好。基于柱模型和板模型提出了单角钢连接节点板受压承载力的计算方法,分析表明,两种模型都能较好地预估单角钢连接节点板的受压承载力。     

通信铁塔加固技术研究

基于通信铁塔结构特点,详细阐述了塔身、基础加固理论及加固技术方案。对于轻型塔,塔面格构形式简单,适合采用增加双拼角钢方法加固构件;对于中型塔,主材适合采用"十字形"双拼角钢加固、斜材适合增加辅助材加固。对于基础,增加基础宽度可以满足地基承载力要求,采用"注浆"地基处理方法可以提高基础抗拔,基底注浆可以改善基底土壤性质以避免不均匀沉降,且可增加地基承载力。最后结合实际工程应用,说明加固技术的有效性和可行性。     

现有通信铁塔加固技术研究

随着通信技术的快速发展,电信运营商对通信铁塔载荷能力的需求日益提高,对现有通信铁塔的加固改造需求也随之出现。于塔架顶部设置更多的通信设备,除了增加结构恒荷载外,更加剧了塔架所受横向风荷载,因此,需要通过加固技术提高通信铁塔的整体稳定性,避免强风作用下结构发生倒塌。本文提出了采用预应力拉索及增设角钢加固主材两种结构加固方案,并通过分析计算验证了方案的合理性与有效性,可以为类似塔架结构的加固改造设计提供一定参考。     

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。     

输电线路十字大角钢主材拼接性能研究

输电线路中,十字组合角钢塔主材的传统单角钢拼接方式存在内外角钢受力不均匀,导致实际承载力与理论设计值偏差较大等缺陷,为此本文提出采用双角钢拼接方式来改善十字组合角钢塔的受力性能。本文就十字组合角钢主材的两种拼接方式进行受力分析,通过有限元仿真分析和模型塔试验,比较两种不同拼接方式主材构件位移的协调性、受力的均匀性、主材最大应力控制截面的应力状态。经计算分析指出双角钢拼接方式位移协调性好,受力性能优于单角钢拼接方式,非等高接腿表现尤为明显。模型塔实验结果表明双角钢拼接塔极限承栽力比单角钢拼接塔提高至少5%以上。     

基于主材防屈曲的输电塔新型抗风加固方法研究

输电塔属于高柔结构,风致响应敏感。主材角钢作为输电塔的主要构件,其承载能力特别是受压抗失稳能力是影响输电塔抗风性能的主要因素。以提高主材角钢受压状态下的防屈曲能力为目的,兼顾考虑降低开螺栓孔对原主材的损伤,提出一种新型加固方法。并通过对6个足尺角钢构件进行加载试验,检验该新型方案的加固效果;分析不同加固参数对提升主材性能的影响;采用有限元方法对试验进行数值模拟,确立合理的有限元建模方法,为输电塔整塔加固方案设计提供依据。结果表明：该方案能够大幅提高构件的抗压承载力,并有效改善构件的延性;端部螺栓数目对加固效果影响明显;确定了抱箍间距的合理取值;拼接副主材的应力滞后对加固效果基本没有影响。     

输电铁塔结构构件夹具式加固性能的试验研究

随着我国电网的迅速发展,既有的输电线路和铁塔体系已不能满足生产发展的要求,需要进行输电线路体系的升级和改造。因此,铁塔工程加固补强的有关研究受到越来越多的重视。为此,系统开展了不打孔夹具式加固方法的结构构件轴心受压承载力试验,得到了加固后角钢的荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、极限承载力和破坏形态;并通过与未加固构件承载力的对比,研究夹具部位、夹具数量对加固效果的影响。试验结果表明:夹具式方法改变了构件失稳形态,有效地提高了结构构件稳定性承载力。     

300mm大规格角钢在特高压输电铁塔中的应用研究

大规格角钢肢宽与肢厚均较大,截面面积比常规输电铁塔角钢大得多,可大幅提高单构件承截力。以±1 100 k V淮东送出特高压直流工程中JC1转角塔为分析对象,优化了塔身坡度及根开尺寸,对主材采用组合角钢、大规格角钢和钢管进行经济性分析。结果表明:主材采用300 mm大规格角钢的JC1塔比钢管塔重约2%,比组合角钢塔轻6%~9%,每基铁塔价格比钢管塔低约15%,比组合角钢塔低6%~10%,具有较高的经济和社会效益。     

输电塔单变双角钢过渡节点试验研究与计算方法

选取3个单变双角钢过渡节点作为研究对象,制作8个过渡节点模型,将其中6个足尺试验模型分别在受拉和受压工况下进行弹性加载试验,2个缩尺试验模型分别在受拉和受压工况下进行破坏加载试验,结合有限元模拟,分析单变双角钢过渡节点的力学特性和受力情况。数值模拟了弹性和破坏加载工况下单变双角钢过渡节点关键部位的应变变化和应力分布,并与加载试验进行对比。考虑上、下靴板之间的偏心距对单变双角钢过渡节点水平板上水平应力不均匀分布的影响,基于有限元模拟和加载试验,对现有的不同单变双角钢过渡节点水平板厚度计算方法进行比较与评估,通过与水平板设计厚度进行对比,分析不同计算方法的优化效果和安全裕度。结果表明:上、下靴板与水平板连接焊缝的偏心距是影响水平板受力的主要因素,水平板上对应上、下靴板的十字交汇处水平应力最大,并向四周扩散且逐渐减小; 有限元模拟结果与试验结果吻合良好,研究结果可为单双角钢过渡节点的结构设计提供指导。     

特高压输电钢管塔主材次应力分析

为了研究特高压输电钢管塔的主材次应力问题,对 1 000 kV特高压输电钢管塔SZ2U进行真型试验,实测主材次应力;通过有限元分析, 得出主材次应力的分布规律及影响因素;分别建立考虑有无节点板刚度的有限元梁杆单元模型,并与实测结果进行比较;对塔脚节点建立精细化有限元模型,考察次弯矩作用下节点的受力性能和破坏模式。研究结果表明：对SZ2U塔次应力影响最大的位置在塔脚主材处,实测最大次应力比（弯曲应力占轴力应力的百分比）达到45%;采用考虑节点板刚度的计算模型与实测结果吻合较好;次应力的影响不仅与主材长细比有关,还与主材和斜材的角度有关;塔脚节点在次弯矩作用下的破坏模式为主管受压一侧环形加强板上部管壁屈曲破坏。     

角钢加固钢筋混土增层植筋柱节点试验研究

试验设计制作了4个混凝土"士"字型节点缩尺模型构件,其中一个采用整体浇筑形式,对比柱采用植筋接长,加固柱I仅采用外包角钢加固,加固柱II在加固I的基础上在缀板上加螺栓。低周反复荷载试验表明:采用植筋接柱的框架节点承载能力低,破坏形态属于脆性破坏,抗震能力极差,加固柱I破坏形态由脆性破坏转换为延性破坏,但与整浇柱相比,未能达到预期的加固效果。加固柱II极限承载力比完整柱提高了11.7%,角钢在破坏时已屈服,耗能能力提高了40.7%,达到预期的加固效果。     

主管局部加固焊接方钢管T型节点滞回性能研究

β(支管与主管外径比)较大的焊接方钢管T型节点因主管连接焊缝韧性差和质量缺陷等因素,可能因焊缝开裂而导致节点丧失承载力。本文提出在主管节点区将角钢沿主管管壁焊接在主管侧壁和上表面上,通过角钢将支管轴力传至主管的侧壁,这不仅避免主管连接焊缝开裂所导致的脆性破坏,也可充分发挥主管节点区板件的塑性耗能作用。基于两支角钢加固T型节点和普通T型节点的拟静力试验研究,研究了主管局部加固节点的破坏过程、破坏模式,发现加固节点屈曲发生的范围大、屈曲幅度大,节点承载力下降也比较平缓;另外,加固节点的滞回曲线饱满,滞回环包围面积明显大于未加固节点,加固节点具有良好的抗震能力。     

输电铁塔主材螺栓连接节点半刚性研究

输电铁塔主材通常由多段角钢采用螺栓连接而成,由于螺栓预紧力较小,连接滑移现象十分普遍,这对螺栓连接节点的轴向刚度产生影响。针对500 k V输电铁塔中4种典型的螺栓连接节点,建立其精细有限元模型,采用侵入法模拟螺栓预紧力,通过仿真模拟得到节点的荷载-位移曲线,研究不同排数、不同孔径的螺栓连接节点的半刚性,并进行真型试验验证,为输电铁塔结构的精细分析提供基础。     

单角钢螺栓连接节点板受压性能及极限承载力研究

通过某特高压输电线路塔架结构中典型的单角钢螺栓连接节点的足尺试验,对节点板的受压性能、破坏形式及极限承载力进行了研究。利用有限元程序ANSYS建立合理的有限元模型模拟节点板的受力性能,并与试验结果进行了对比分析。将试验及有限元模拟结果与现行国内外钢结构规范关于节点板受压承载力计算公式的计算值进行了比较,验证了现行规范公式对于该类单角钢连接节点板受压承载能力计算的适用性。     

双拼角钢主材输电塔架静载试验研究

主材为双拼角钢输电塔的主材承载力计算方法尚未成熟,给该类型输电塔的推广应用造成了很大困难。为此,设计了主材规格为2L110×10、屈服强度设计值为345MPa的双拼角钢塔架,利用液压缸带动加载绳完成了该输电塔的静载破坏性试验,并记录了加载过程中塔架主材各横截面应变的变化。然后,根据主材的应变得到了该输电塔在破坏时的弯矩和轴力,并和现有设计准则进行了对比。结果表明,当双拼角钢主材绕实轴的长细比大于该主材按缀板柱计算得到绕虚轴长细比时,按压弯构件计算得到验算应力与主材的实测屈服强度最为接近。