提高输电塔架承载力的预应力技术研究

为了提高输电塔架的刚度和承载力,在结构体外引入预应力拉索。通过材料、几何双重非线性稳定性分析计算索塔结构的极限承载力,在此理论基础上对一个500kV猫头型输电塔架建立了空间刚架模型,详细讨论了拉索施加不同初应力以及拉索不同倾角布置对输电塔架承载力的影响。研究表明:随着拉索初应力的增大,结构的极限承载力也增大,但当拉索初应力增大到一定值时,结构的极限承载力变化并不显著;结构的极限承载力随着拉索斜向布置倾角的增大而减小。     

不同规范计算预应力混凝土塔架门洞处水平承载力结果比较

风力发电机组混凝土塔架结构非常复杂,塔门的存在对整体塔筒的力学特性有着不可忽视的影响,因此有必要进行门洞处水平承载力研究。参照《高耸结构设计规范》(GB50135-2006)、《烟囱设计规范》(GB50051-2013)和美国混凝土协会标准(ACI307-08)进行预应力混凝土塔架门洞处截面极限状态验算,对比了不同规范所采用的计算方法的优缺点。采用ANSYS建立了相应的预应力混凝土塔架有限元模型,对决定截面抗弯承载力的一个重要影响因素进行了数值研究,即受压区的半角系数α或ACI308-08标准中采用的中性轴角度α。结果表明,采用《高耸结构设计规范》并结合《混凝土结构设计规范》进行预应力混凝土塔架门洞截面处的承载力极限状态验算具有一定的借鉴性,与有限元模拟结果接近。     

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。     

输电钢管塔空间KK型管板连接节点极限承载力

空间KK型管板连接节点作为输电钢管塔中最主要的节点型式,其安全性是整个塔架结构安全的重要保证。相比较于平面K型节点,在考虑实际结构中节点空间效应后的KK型节点的受力性能更为复杂。在平面K型管板节点的试验研究基础上,对两类空间KK型管板节点展开参数化分析,重点讨论了节点几何尺寸参数和主管轴压应力比等因素对节点极限承载力的影响变化规律。结合大量有限元参数分析所得计算结果,并综合考虑各种因素对节点极限承载力的影响,提出了空间KK型管板连接节点在主管管壁局部屈曲破坏模式下的极限承载力建议计算方法。     

水文缆道塔架结构分析

为准确模拟塔架与拉线组合结构的空间受力特性,采用ANSYS软件,建立三维空间精细化有限元模型,分析该结构的强度与稳定性,对比该塔架有无拉线这2种情况下结构的静力性能和自振特性。研究结果表明:塔架-拉线组合结构整体表现出侧向有弹簧支座的连续梁的受力特性;拉线使结构的受力分布合理化,提高了结构的承载力和刚度。     

基于TensorFlow的单层球面网壳结构极限承载力预测

为研究单层球面网壳结构极限承载力问题,基于TensorFlow下的BP神经网络算法,考虑非线性分析中的复杂映射关系,建立神经网络模型,对K8型单层球面网壳结构的极限承载力进行预测。在此基础上,考虑结构网格形式的不同,建立新的神经网络模型,预测Kn型单层球面网壳结构的极限承载力;将预测结果与有限元和文献回归公式的计算结果进行对比分析。研究结果表明：预测的K8型单层球面网壳结构的极限承载力与有限元结果误差均值为1.666%,文献回归公式计算的结果与有限元的计算结果误差均值为3.994%;预测的Kn型单层球面网壳结构的极限承载力与有限元结果误差均值为4.774%,文献回归公式计算的结果与有限元的计算结果误差均值为5.163%。可见利用神经网络对单层网壳结构极限承载力进行预测是可行的。     

某750kV联合构架结构方案对比研究

为得到某750kV联合构架不同结构形式下最优方案,采用SAP2000软件对纯钢管人字柱结构、钢管混凝土人字柱结构及塔架式结构方案进行有限元分析,并对截面尺寸进行初步设计,分析其经济性。结果表明:在满足承载力与位移要求的前提下,塔架式结构为最优方案,具有一定的经济效益。     

微孔混凝土预制叠合板力学性能试验研究

为得到微孔混凝土叠合板预制底板的力学性能,采用结构试验和有限元分析相结合的方法进行分析。首先对预制底板进行加载试验,得到预制底板的极限承载力,然后利用有限元分析软件ABAQUS模拟,所得数据与加载试验数据吻合,最后对比两种不同容重下微孔混凝土对叠合板底板极限承载力的影响。结果表明,微孔混凝土抗压强度越大,预制叠合板底板的极限承载力越大,与有限元模拟的极限承载力趋于一致。     

钢管树状柱的极限承载力分析

针对钢管树状结构在公共交通建筑中的广泛使用,选取几个典型的火车站树状柱结构形式,采用有限元软件ANSYS进行一、二阶弹塑性极限承载力的分析研究。通过有限元验证,分析树状结构极限承载力的变化,为工程设计提供指导。     

空间KK型双弦杆圆钢管搭接节点有限元参数分析与极限承载力计算公式

空间KK型双弦杆圆钢管搭接节点以承载力高、搭接率小以及空间交汇杆件较少的优势应用于空间钢管桁架结构体系。本文采用ANSYS程序中8节点Solid45实体单元对平面和空间圆钢管搭接节点试件进行了非线性有限元分析。在破坏模式、变形过程以及节点极限承载力方面将有限元计算与已有试验结果进行比较,证明运用实体有限元分析法求解节点的极限承载力是一种有效的方法。有限元参数分析重点考察了几何参数和弦杆轴向应力对空间KK型双弦杆圆钢管搭接节点极限承载力的影响。在现有钢结构设计规范的基础上,通过对数值结果的回归分析,得到了该类搭接节点的极限承载力计算公式。研究结果表明:未加劲KK型双弦杆节点的极限承载力略低于未加劲K型单弦杆节点极限承载力,内加劲KK型双弦杆节点的极限承载力明显低于内加劲K型节点极限承载力;内加劲板对平面K型圆钢管搭接节点极限承载力可以起到很好的提高作用,但对空间KK型节点极限承载力提高并不明显。     

风荷载作用下输电塔极限承载力和失效模式计算模型

针对现有输电塔极限承载力和失效模式研究未考虑计算模型影响的问题,剖析了空间桁架、空间刚架和空间梁桁组合3种常用计算模型的力学基础和模拟方法;以110 kV鼓形直线输电铁塔为例,对比研究了0°,45°,60°,90°四种风向工况下3种计算模型的弹性响应,同时对比分析了最不利工况下各计算模型极限承载力和失效模式的计算结果,揭示了不同计算模型对结构极限承载力和失效模式的影响规律。结果表明:空间刚架和空间梁桁组合模型较桁架模型能给出偏安全的弹性响应结果;该类输电塔最不利风荷载工况下的极限活荷载乘子约为2.00,空间梁桁组合模型能反映铁塔结构的延性破坏性质,给出偏安全的极限承载力计算结果;该类输电塔高承载构件主要集中在塔腿主材,空间刚架和空间梁桁组合模型都能较准确识别出高承载构件;建议采用空间梁桁组合模型进行输电塔极限承载力和失效模式的分析。     

数值模拟在高耸结构设计分析中的应用

以沿海地区某输电塔结构为原型,采用数值模拟的方法对结构在风荷载作用下的极限承载力进行了分析,结果表明:台风多发地区的输电塔设计必须考虑台风高湍流引起的动力风荷载增大效应,并指出数值模拟是高耸结构设计分析中经济有效的方法。     

焊接空心球节点在输电线路大跨越钢管塔中的应用

焊接空心球节点连接输电线路大跨越钢管塔构件是一种比较理想的节点处理方式,但常规的球节点承载力计算理论对于超大直径薄壁焊接空心球节点无法适用。结合舟山与大陆联网特大跨越输电高塔工程设计实例,通过非线性有限元分析,对无加劲肋和加劲空心球节点的受力特性、破坏形态和极限承载能力进行研究,并通过对正交试验结果的方差分析指出加劲肋各因素对节点承载力水平的影响,研究结果对工程设计有较好的指导意义。     

输电塔主材扭转约束对交叉斜材面外承载力的影响

为了研究输电塔主材扭转约束对斜材面外稳定承载力的影响,采用真型塔试验对输电塔主材进行了扭转刚度的测量,利用ANSYS分析了主材尺寸对刚度的影响.并对两端偏心受压等边角钢建立有限元模型,考察了长细比、端部扭转刚度对角钢稳定承载力的影响,并与我国规范进行了比较.研究结果表明:随着主材截面尺寸增加,斜材受到主材的扭转刚度约束...     

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。     

软土地基上微型桩抗压和抗拔特性试验研究

微型桩(Micropile)和常规钻孔灌注桩相比,具有单位体积混凝土承载力高、施工场地小、适用各种类型的土、布置形式灵活等特点,可以用做输电线路杆塔基础。本文通过软土地基上微型桩的单桩、群桩抗压和抗拔现场试验,研究其荷载-沉降特性、群桩效应、施工工艺等,以期为微型桩的设计和施工提供依据。试验结果认为:单桩荷载-沉降曲线是缓变型,属摩擦桩,可以以2 0mm沉降量对应的荷载作为桩的极限承载力;可以以2 0mm～3 0mm上拔量对应的上拔荷载作为单桩极限上拔荷载;斜桩可以更好地承担上拔荷载。     

江阴大跨越输电塔模型试验研究

本文基于江阴大跨越输电塔模型试验工作 ,对试验模型设计与制作、加载及反力装置的设计、试验工况及测点布置等进行了研究。结合塔架模型试验和高强度螺栓受剪连接试验结果 ,验证了大跨越的设计是安全可靠的。文中还对塔架计算模型、杆件次应力、高强度螺栓群连接极限承载力等问题进行了讨论 ,并得出一些有益结论供工程设计参考。