大跨越钢管塔内外法兰连接节点纯弯承载力特性试验研究

钢管外圈螺栓连接的常规刚性法兰连接形式难以满足高度高、荷载大的大跨越钢管塔连接承载力要求,提出一种新型内外双圈法兰节点形式来解决传统刚性法兰的承载力不足。以某大跨越塔为背景,设计内外法兰的缩尺模型试验,开展了纯弯荷载下内外法兰的承载性能试验,考察其承载力特点、传力机理及计算理论。分析荷载增大过程中主管、连接螺栓应变的变化情况,得到法兰连接界面上的中和轴、旋转轴位置及内外螺栓内力分布规律。同时,建立内外法兰的非线性有限元模型分析内外法兰承载力特性,重点考察了连接螺栓的传力特点。基于试验及有限元分析结果可知:随着荷载的增大,法兰板间发生张开,螺栓发生颈缩破坏;内外法兰的抗弯承载力设计时,连接螺栓旋转轴位置可取距离管中心0. 6R处(R为主管半径)。     

输电线路超高度大跨越铁塔结构选型之多因素探讨

梳理和总结了输电线路超高度大跨越铁塔选型时,所需考虑的风荷载影响、设计方法、材料选择、加工和施工等多面的因素。指出超高度大跨越铁塔结构应优先采用高强度钢管,并控制管径和钢管厚度,合理设计高强度螺栓,必要时对高强度螺栓采购作严格技术要求。同时论述了在设计中应确保其计算模型和实际受力情况的一致性,重点关注横风向激振、构件局部屈曲和塔架整体稳定问题。最后提出超高度大跨越铁塔应坚持化整为零的设计理念,尽量减小构件规格和尺寸、降低构件单件重量,便于材料采购、铁塔加工及现场运输和组装;尽量采用单一钢结构型式以减少施工工序,从而提高铁塔加工质量、降低高空组装难度和安全风险。     

高强度螺栓连接抗剪性能研究

为解决试验和实体模型有限元方法在研究高强度螺栓连接抗剪性能上的局限性,寻找一种简单准确的高强度螺栓连接抗剪性能的简化模型十分必要。采用通用有限元软件ABAQUS建立高强度螺栓连接的非线性有限元模型,对单元选取、螺栓受力行为、材料本构以及接触模型等方面进行详细说明;结合典型高强度螺栓抗剪试验,验证了所建立有限元模型的准确性和适用性,对高强度螺栓连接抗剪性能进行深入探讨。通过参数分析,确定了高强度螺栓连接抗剪简化模型的3个特征点,提出了此类螺栓抗剪简化模型以及循环荷载作用下的滞回模型。实例计算分析表明：建议的抗剪简化模型以及循环荷载作用下滞回模型能准确地模拟此种连接的受力性能,其构造形式简单,计算准确,为工程分析提供依据。     

考虑孔周应力集中的摩擦型高强度螺栓抗滑移性能分析与设计方法研究

抗滑移性能是摩擦型高强度螺栓受剪连接的重要力学性能之一。为研究抗滑移性能的影响因素,设计并完成了单个高强度螺栓抗滑移性能试验和高强度螺栓群抗滑移性能试验,连接试件均为双面剪切且表面进行了抛丸处理。基于试验结果,建立了准确、可靠的有限元验证模型,据此对高强度螺栓受剪连接进行了参数分析,主要研究参数包括：螺栓预紧次序、连接板件厚度、垂直于内力方向的螺栓间距与边距以及顺内力方向的螺栓间距与边距。分析结果表明：连接板件最危险截面的塑性区分布对摩擦型高强度螺栓的抗滑移性能有着显著影响,设计时应考虑孔周应力集中现象对抗滑移承载力的折减;不同的截面受力情况对应的孔周应力集中系数存在明显差异。通过计算分析给出了螺栓抗滑移承载力折减系数建议值。相关研究成果可为摩擦型高强度螺栓受剪连接的设计提供改进思路。     

钢结构T形连接高强度螺栓受力分析及数值模拟

为了分析钢结构T形连接高强度螺栓受力性能,对10个不同构造参数的T形连接件进行试验及有限元研究,比较T形件构造参数变化对高强度螺栓力学性能的影响,并对高强度螺栓受力进行数值模拟。结果表明:螺栓直径、翼缘板厚度及螺栓间距等构造参数变化对T形件连接高强度螺栓受力产生不同程度的影响,设计中可根据具体情况选择最优的构造形式;高强度螺栓除受到撬力的影响外,还受到弯矩的影响;根据试验数据拟合的高强度螺栓拉力及弯矩的半经验计算公式计算值与试验结果吻合良好,可供工程应用参考。     

钢结构抗拉高强度螺栓设计方法比较分析

抗拉高强度螺栓具有强度高,施工便捷,且避免现场焊缝带来的不利影响等优点,在钢结构连接节点中广泛采用.目前我国现行《钢结构设计规范》(GB 50017—2003)、《钢结构高强度螺栓连接技术规程》(JGJ82—2011)关于抗拉高强度螺栓拉力计算模型及撬力计算的设计方法略有差异,一些文献对以上两规范的抗拉高强度螺栓拉力及撬力计算方法进行了研究分析.针对以上抗拉高强度螺栓设计方法的特点及异同进行了比较分析,并通过有限元、试验、算例结果进行比较验证.研究结果可给工程设计人员提供直观的参考.     

高强度钢材螺栓连接抗剪性能试验研究

近年来高强度钢材在工程中得到了逐步推广和应用,尤其是Q460强度等级的高强度钢材。但是目前各国规范都尚未对高强度钢材螺栓连接设计方法做出具体规定,仍沿用普通强度钢材的设计方法。因此,需对端距、边距和螺栓间距等几何构造对高强度钢材螺栓抗剪连接性能的影响进行深入的试验研究。针对10,12 mm厚的Q460强度等级的高强度钢材进行螺栓抗剪连接试验,通过改变两个10.9级M27高强度螺栓的几何布置,研究不同端距、边距和螺栓间距情况下,高强度钢材的承压性能的变化情况。由试验可以观察到螺栓抗剪连接的3种不同的破坏模式:端部撕裂、孔壁拉长和板净截面拉断。同时还将试验得到的极限承载力与欧洲和美国钢结构设计规范设计值进行比较。结果发现,现有规范并不能很好地预测高强度钢材螺栓抗剪连接的破坏模式和极限强度,建议更深入地进行参数分析以完善规范设计方法。     

SG21型平地机工作装置高强度连接螺栓有限元分析

在平地机的设计开发中,其工作装置高强度连接螺栓的正确选用对平地机的正常工作十分重要。以SG21型平地机为例,建立合理的连接螺栓力学模型,使用ANSYS10.0作为分析软件,用预拉伸载荷来模拟螺栓的预装配载荷,并采用ANSYS接触模型进行分析,借鉴山推SG18型平地机的设计过程,分别对M30和M33的高强度连接螺栓进行分析计算。分析与试验结果表明,M33螺栓可以满足SG21型平地机的设计需要。     

高性能耐火钢高强度螺栓接头高温受剪性能试验研究

为促进高性能耐火钢材设计理论发展与工程应用,对采用不同型号高强度螺栓的10个高强度螺栓连接接头进行了不同温度条件下的受剪试验,其中包含4个采用普通高强度螺栓的连接接头以及6个采用BFRW10耐火高强度螺栓的连接接头,连接板均采用WGJ高性能耐火钢.试验研究了常温下螺栓接头的摩擦面抗滑移系数、不同温度下螺栓接头的荷载-位...     

工程机械传动轴用高强度螺栓连接预紧力设计

工程机械产品传动轴通常采用法兰、高强度螺栓连接,载荷强度大、形式复杂,对螺栓连接的可靠性要求较高.为了确保螺栓连接的可靠性,本文制定了螺栓连接预紧力设计流程,在载荷等效分解的基础上确定连接参数,基于VDI2230标准对高强度螺栓进行最小夹紧力、最小预紧力计算,并对螺栓的规格、等级、工作应力、交变应力、压应力、抗滑移、抗剪切能力等进行校核.进而确定螺栓预紧力控制范围.通过实例计算与工程应用,验证设计的有效性.     

输电跨越塔设计回顾与展望

本文介绍国外跨越塔建设的历史和现状,回顾了我国跨越塔的建设和发展情况,对跨越塔结构型式、材料强度、冲击韧性、高强度螺栓、节点设计等要点分别作了论述,展望了跨越塔的设计前景。     

Numerical analysis and full‐scale experiment on K‐joint deformations in the crank arms of lattice transmission towers

After completion of the construction process including wire stringing of 1,000 kV ultrahigh voltage (UHV) cat‐head electric transmission towers, the outward horizontal K‐joint deformation of one side crank arm may usually exceed 70 mm. Joint slip effects were ignored in the initial structural design of transmission towers, which induced that the calculated K‐joint displacements are much lower and the real deformation cannot meet with the requirement of the acceptant code. First, the shortcomings of the traditional unit load method used to calculate the displacements of transmission towers connected by bolt joints were analyzed. Second, a coefficient for describing the axial force state of bolted joints was proposed. The connection numbers for different types of members in the crank arms of a UHV cat‐head transmission tower were determined. The traditional unit load method was enhanced by importing the force state coefficient and specifying the detailed connection numbers. The K‐joint displacements calculated by the enhanced formula were compared with the experimental results by full‐scale tower experiment. It shows that the enhanced unit load method is suitable for calculating K‐joint deformations in the crank arms of UHV cat‐head transmission towers. Lastly, contribution weight coefficients of different members for K‐joint displacements of the UHV cat‐head transmission tower were calculated by the enhanced unit load method. For bolt joints connected with the tower members with high contribution weight coefficients, the manufacturing accuracy of bolt holes should be improved, and the bolt clearance should be decreased, which can significantly reduce the K‐joint deformation of UHV cat‐head transmission towers.     

输电塔结构八地脚螺栓塔座板的抗拉承载力#br# 试验与计算方法研究

近年来,输电工程中输电线路向高电压、大容量、多回路发展,铁塔承受的荷载持续增加,塔腿在大荷载作用下对塔脚板强度要求也一再提高,于是,四地脚螺栓塔座板已不能满足现有工程的需要,八地脚螺栓塔座板则得到更广泛的关注和应用。然而,现行设计规范对八地脚螺栓塔脚板承载力的计算公式不甚完备,滞后于实际工程需要。鉴于此,文章对八地脚螺栓塔座板抗拉承载力进行了试验和设计理论研究。首先,选取14组试验样本进行塔座板静力加载试验,试验中观测塔座板的应力状态和破坏模式,并探讨底板厚度、螺栓孔位置等因素对八地脚螺栓塔座板抗拉承载力的影响;然后,在抗拉试验基础上,提出基于屈服线法理论并充分考虑底板厚度和螺栓孔位置的塔座板抗拉承载力计算公式,并借助“塑性分析,弹性设计”的思想考虑一定的安全储备,最后,将文章所提设计公式与规范和试验结果进行比较,结果表明,文章所提的八地脚螺栓塔座板建议公式与试验结果更加吻合,具有较好的经济适用性,可为现行设计规范的设计理论提供必要参考。     

Experimental and computational simulation for wind effects on the Zhoushan transmission towers

Long-span transmission tower and conductor line systems become important infrastructures in modern societies. The analysis of wind-induced dynamic responses of transmission towers is an essential task in the design of spatial lattice tower structures. Wind effects on the world's tallest transmission tower are presented in this paper. The tower with a total height of 370 metres, part of the Zhoushan long-span transmission project, enables high voltage conductor lines to span as long as 2750 metres over the typhoon-prone sea strait. A multi-DOF aeroelastic model test with and without conductor lines was carried out to investigate the dynamic performances of Zhoushan tower during typhoon events. Using the response measurement results in the wind tunnel, the inertial force based gust loading factors (GLFs) are applied to represent dynamic wind load effects on the tower for structural design purposes. Time domain computational simulation approach is also employed to predict dynamic responses of the transmission tower and the displacement based gust response factors (GRFs). The fair comparison of GLFs or GRFs are made between the results of the experimental approach and the computational simulation approach, which is an effective alternative way for quickly assessing dynamic wind load effects on high-rise and complex tower structures.     

特高压输电线路钢管塔设计关键技术与试验研究

本文所论工程1000kV淮南-上海(皖电东送)输电线路,是我国第1条百万等级的双回路特高压线路,电压等级高、导线截面大、平均塔高超过110m,采用钢管塔结构技术经济优势明显。加工产能是制约钢管塔应用最主要的原因,本工程设计中,在广泛调研和充分吸收国内外先进设计理念的前提下,提出了钢管塔标准化设计,应用带颈锻造法兰、标准化插板管头并规范和统一了可供设计选用的钢管系列规格库,为皖电东送工程钢管塔设计的安全可靠、制造加工的规范高效创造了条件。本文同时论述了工程进行的1基科研试验塔、8基工程真型塔和1基Q46科研试验塔的真型实验,以及相关的钢管、法兰、插板、节点、高强度螺栓等一系列试验研究。试验结果进一步指导和完善了钢管塔的设计,在计算模型、主材径厚比、结构布置、加劲板设置和构造处理等方面对钢管塔设计有了新的理解和认识。     

TC2400型塔带机结构的有限元分析

运用ANSYS软件,建立了TC2400型塔带机的有限元模型,对其在两种运行方式下的4种不同工况进行了整体结构刚度和强度分析;为了得到更精确的应力解,还对极端工况下工作平台、回转平台与塔身之间销轴连接、塔节之间高强螺栓连接等多个关键部位建立了子模型,并进行了强度校核。     

500kV新崖门大跨越输电塔的结构设计

介绍了500kV新崖门大跨越输电塔的工程概况。给出了大跨越输电塔静力计算的原则,比较了大跨越输电塔有电梯井筒与无电梯井筒时的动力特性,分析了新崖门大跨越与原崖门大跨越之间的刚度差异,计算了大跨越输电塔的风振系数。最后,给出了大跨越输电塔的节点构造、地脚螺栓、休息平台以及走道等细部设计。本大跨越输电塔的设计方法可以作为同类大跨越输电塔的设计参考。     

谈输电塔螺栓连接设计

对输电塔连接螺栓的受力状态和可能出现的破坏形式进行了分析,通过研究孔壁挤压和螺栓剪切对节点螺栓个数的影响,提出采用临界厚度来判断螺栓连接控制因素的方法,总结了110 kV~500 kV输电线路角钢塔螺栓设计的注意事项和建议。     

基于修正的广义风荷载谱的输电塔架风振系数计算方法

本文分析并指出了《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》(DL/T5154-2002)中关于计算输电塔风振系数条文中存在的问题,引进了基于输电塔气弹模型风洞试验数据得到的输电塔顺风向1阶广义风荷载谱模型,并对其进行了地貌和振型修正。详细推导了基于修正的输电塔1阶广义风荷载谱计算其风振系数的方法,采用该方法计算了某大跨越输电塔的风振系数,并且与基于准定常理论采用Daven-port谱和规范方法计算得到的风振系数进行比较,所得结论具有重要的参考价值,可以直接为输电线路工程设计提供借鉴。     

南京长江三桥钢索塔制作精度管理系统研究

南京长江三桥为国内大跨度斜拉桥首次采用钢塔柱设计,钢塔柱节段间通过金属接触和高强螺栓连接两种方式传力,塔柱的线型主要在塔柱端面机加工过程中进行控制。通过介绍南京长江三桥钢塔柱精度管理系统研究成果,为国内今后大型桥梁钢塔柱精度控制提供借鉴。