1000 kV交流特高压钢管塔梁杆有限元分析研究

1 000 kV交流特高压同塔双回路钢管塔具有负荷大、结构高耸、柔度大等特点,由于焊接的连续性、节点板和钢管刚性连接等原因的影响,结构在节点处易产生次弯矩和次应力,从而造成构件及节点局部应力不均。按传统桁架结构杆单元线弹性理论进行分析和设计,杆塔实际受力状态与计算结果存在差异,造成选材不够准确。为解决上述问题,采用梁杆单元模型进行分析计算,并与杆单元模型结果进行对比。计算发现,梁杆有限元模型和杆单元模型计算所得钢管塔主材的轴力大小相当,下横担以下的主材弯矩较大,特别是塔腿、靠近塔腿的主材、变坡处和各层横担主材节点处。主材构件两端的强度应力最大,而稳定应力则主要出现在中部,采用梁杆单元模型进行精细化设计,不仅具有一定的经济性,同时各构件安全冗余度趋同,在塔材耗量相当的情况下,一定程度地提高了杆塔的承载能力。     

特高压输电钢管塔插接法兰节点焊接热效应

基于热弹塑性耦合分析理论,采用有限元数值模拟的方法,分析了特高压钢管塔插接环焊法兰节点的焊接热效应影响.结果表明,采用有限单元法分析焊接非线性热传导问题是适宜的;焊接的高温融熔作用将导致材料不可逆的塑性变形,冷却后在焊缝附近出现颈缩现象,钢材脆性增加;受焊缝及其附近区域温度场的影响,构件冷却后在焊缝附近形成焊接残余应力影响区;根据1 500℃焊接温度,30℃常温边界的Q345钢材计算结果,最大轴向残余应力达设计屈服强度(345 MPa)的44％,深度影响区约为4倍焊角尺寸的范围.     

钢管塔新型十字插板节点板的有限元分析

阐述了钢管塔中新型十字插板节点的力学原理,应用有限元软件ANSYS对某工程的新型十字插板节点进行了非线性数值分析,结果表明,新型十字节点板按传统的节点板设计是偏于不安全,建议在原来的设计方案上适当增加节点板的厚度,修改后的设计方案是安全合理的。     

钢管塔法兰螺栓连接式变坡节点有限元分析

利用ANSYS有限元分析软件对输电钢管塔的法兰螺栓连接式变坡节点的受力特性进行分析,研究在设计荷载作用下,节点形式、节点板厚度、加劲板厚度以及加劲板高度等对法兰螺栓受力性能的影响。研究发现,不同于普通刚性法兰,法兰螺栓连接式变坡节点的螺栓受拉并不均匀。进一步分析发现,节点板尺寸远大于加劲板是导致螺栓受拉不均匀的主要因素。根据分析结果,同时考虑螺栓受拉不均匀和螺栓受剪的影响,提出新的设计方法和建议,以供实际工程参考。     

Q460特高压双回路钢管塔真型试验分析

SZ2U钢管塔为使用Q460高强度钢材的1 000 kV同塔双回路直线型钢管真型塔,塔全高103.6 m,单基塔质量132 t。依据标准DL/T 899-2004《架空线路杆塔结构荷载试验》,在正常大风、锚线、断线等8 个试验工况下对其进行试验,试验结果表明：SZ2U钢管塔的位移测试结果满足变形要求,应变测试结果没有超过构件承载力,说明试验塔强度和刚度均符合设计要求,并有一定的安全储备;同时节点构造和法兰连接安全可靠。特高压输电钢管塔设计中采用Q460 高强度钢材,既能满足设计要求,又能减轻塔重,建议在实际工程中试点应用。试验同时对输电钢管塔主材的次弯矩进行了真型塔测量,通过实际测量值与理论分析对比,得到输电钢管塔变坡处以下主材的次弯矩效应比较显著,建议工程中建立有限元模型进行强度校核,必要时采用考虑节点刚度的有限元模型。     

500/220kV多回窄基钢管塔塔脚节点极限承载力有限元分析

为了研究500/220 k V混压多回窄基钢管塔塔脚节点的受力性能及承载力情况,利用有限元软件ANSYS,对该塔进行建模及有限元分析。研究其在轴力和弯矩共同作用下塔脚节点应力分布、塑性发展、节点破坏模式及极限承载力情况,以期准确把握该类钢管塔塔脚节点的力学行为,为工程设计和后续的研究工作提供相关的比较数据。研究表明,塔脚节点最终破坏形式是肋板以上主管管壁的鼓曲破坏,设计荷载作用下塔脚节点未发生破坏。同时,通过承载能力极限状态的分析,对设计中次应力需要考虑的大小做出了量化,提出了考虑次应力影响的输电钢管塔主材设计方法,使实际设计更为经济化。     

1 000 kV双回特高压SZT2钢管塔局部屈服分析

针对我国第1 基1 000 kV 交流特高压双回路钢管塔（SZT2 塔）真型试验中塔腿节点出现的局部屈服现象进行了分析,首先按最新编制的国家电网公司企业标准进行了验算;再采用ANSYS软件建立了破坏节点的有限元模型,并进行了仿真分析,得出理论验算和有限元模拟结果与试验现象相吻合;最后,对节点进行了多方案比较的优化设计,并采用有限元对优化模型进行了分析,由此提出连接板连接情况下节点防局部屈服的设计建议,供设计人员参考。     

我国首基超／特高压同塔四回钢管塔真型试验圆满成功

2011年1月12日,我国首基双回1000 kV与双回500 kV同塔并架的SSZT2同塔四回路钢管塔,在国家电网公司特高压杆塔试验基地完成60度大风超载工况试验,真型试验取得圆满成功。SSZT2同塔四回路钢管塔是我国乃至世界上迄今为止应用于一般线路工程的最高塔。试验的成功，标志着我国在超特高压交直流同塔多回关键技术研究方面又取得新的突破。     

1 000 kV特高压钢管塔塔身变坡节点的优化设计

钢管塔塔身变坡处大多采用大板对焊式或法兰螺栓连接式2种方案连接塔身上下主管,保证传力清晰合理。对淮南-上海1 000 kV特高压交流双回路SJ276转角塔塔身变坡节点分别采用2种方案的连接方式进行了经济性和可靠性计算分析比较。结果表明,只要在设计参数取值合理的情况下,2种方案的塔身变坡节点都是安全可靠的,但是法兰螺栓连接式方案更节省塔材,塔重减轻约2％。     

1000kV特高压同塔双回线路钢管塔施工质量控制

1000kV特高压输电线路在组立同塔双回路钢管塔期间，为加强质量控制从钢管塔到货、运输、组立、成品保护、倾斜标准及主材弯曲度等方面进行阐述，并对钢管塔组立中提出注意事项。     

超/特高压交流同塔四回钢管塔设计及试验

双回1 000 kV与双回500 kV同塔并架四回路SSZT2塔,是我国乃至世界上迄今为止应用于一般线路工程的单塔输送容量最大、高度最高、荷载最大的输电钢管塔。钢管最高材质为Q420,钢管全部采用插板和锻造法兰联接,首次应用强度级差高颈锻造法兰;在SSZT2杆塔结构设计中,对杆塔结构型式、风振系数、埃菲尔效应、钢管构件杆端弯矩等进行了专项研究,完善了超/特高压同塔多回钢管塔的设计,并通过了真型试验。试验表明我国超/特高压同塔多回钢管塔在设计、加工等环节有了可靠保障,可在特高压工程中进一步应用。     

四管组合柱钢管塔变坡节点设计与有限元分析

针对某四管组合柱钢管塔,提出了一种新的变坡节点形式。利用有限元软件ANSYS,对该节点进行建模及有限元分析。研究在设计荷载和极限荷载作用下变坡节点的应力分布状态、塑性发展规律、节点破坏模式及极限承载力情况,以期准确把握该类组合柱钢管塔变坡节点的力学行为,为工程设计和后续的研究工作提供相关的比较数据。研究表明,变坡节点在设计荷载下处于弹性状态,其最终破坏模式是下主管管壁的压曲破坏。通过研究还发现,大板上侧和下侧肋板受力不均匀,与主管直接搭接的肋板受力较大。只要设计参数取值合理,这种新型变坡节点形式是安全可靠的。     

钢管塔全环板节点极限承载力的试验研究与有限元分析

对影响节点极限承载力的一些因素进行了研究与探索,结果表明极限承载力与主材壁厚、管径、环板高度和厚度等有关.通过对钢管塔全环板节点极限承载力进行的试验和数值研究,所得数值结果和试验结果吻合良好.通过理论分析,提出了钢管塔全环板节点极限承载力设计的建议公式.通过和其他研究结果以及日本有关规范的对比,阐明了所提建议公式是安全可靠的,为钢管塔节点设计以及节点极限承载力的确定提供一定的设计参考依据.     

输电线路钢管塔法兰节点承载性能研究

法兰节点作为钢管结构的重要连接节点形式,其承载性能直接影响着杆件的承载力,进而影响输电杆塔的稳定.文中对柔性和刚性两种法兰节点进行分析,针对柔性法兰各部分尺寸参数变化,用ANSYS软件进行了数值模拟并建立多个有限元模型,分别研究其极限承载力.比较了法兰盘厚度、螺栓位置、螺栓数量对柔性法兰极限承载力的影响,对实际工程中用于输电杆塔的法兰设计有一定的参考价值.针对刚性法兰,以方韶站220 kVSKT12双回跨越塔编号为FL5的刚性法兰为例,对其进行实体建模,研究刚性法兰的变形、破坏过程,计算其极限承载力并针对螺栓的受力状态进行了分析,得出螺栓在轴向受拉过程中为拉弯组合状态,该研究内容可为相关行业规范的完善提供参考.     

特高压钢管塔带颈锻造法兰承载性能试验与参数分析

为了检验带颈锻造法兰安全性及合理性,针对特高压交流工程钢管塔Q345带颈锻造法兰试件进行了受拉试验,研究了不同承载力级别下带颈锻造法兰的抗拉承载性能,开展了非线性有限元分析,并与试验结果进行对比;在得到可靠的有限元模型基础上,研究了各设计参数对法兰节点受拉承载性能的影响规律。研究结果表明:各组试件的变形特征相似,即法兰连接的小直径钢管出现轴向拉伸和径向收缩现象,法兰盘轻微弯曲,法兰连接的大直径钢管变形不明显。法兰盘厚度的增加提高了法兰节点的强度和刚度,减少了法兰盘变形及螺栓附加应力;法兰颈部变坡坡度控制在15°左右为宜;法兰节点的初始刚度随螺栓预紧力的增大而增大,但节点的极限承载力变化较小;法兰节点荷载的偏心距会严重降低节点的初始刚度和承载力。研究证明,不同承载力级别下带颈锻造法兰的抗拉承载性能安全、可靠;与轴心受力相比,偏心受力会在一定程度上降低试件的承载能力。     

1 000 kV特高压钢管塔制造质量安全性能检验

通过开展锡盟—山东和榆横—潍坊1 000kV特高压工程的安全性能检验,重点探讨特高压工程钢管塔安全性能检验的检验方法、检验项目和存在的问题。     

特高压钢管塔及塔线耦合体系动态性能研究

为分析典型特高压钢管塔及塔线耦合体系的动态特性,利用ANSYS软件建立特高压钢管塔"四塔五档线"模型,采用有限元方法对导地线进行静力学平衡计算,研究了塔线耦合体系的固有模态及振型,结果表明:有限元计算的导地线弧垂值与理论计算值之间的相对误差均小于5%,符合工程容许范围;塔线耦合体系具有振型多样性特点,其基频率数值一般较小且模态振型较密集,前500多阶模态振型基本上都集中在导地线上,而以输电杆塔为主的模态振型则出现的较晚,进一步验证了导地线刚度小于铁塔构件刚度。     

重冰区特高压酒杯型钢管塔设计及试验

ZB1酒杯型钢管塔是我国第1基应用于重冰区线路工程的特高压单回路铁塔。整塔采用钢管结构,仅在地线顶架采用角钢。钢管最高材质为Q345,全部采用插板和锻造法兰联接;在ZB1塔结构设计过程中,对杆塔塔型优化、节点构造、埃菲尔效应、钢管构件杆端弯矩等进行了研究,完善了铁塔设计。ZB1酒杯型钢管塔成功地通过了真型试验,表明我国特高压杆塔尤其是重冰区杆塔在设计、加工等环节有了可靠保障,可在特高压工程中进一步应用。     

国家电网公司首基超、特高压同塔四回钢管塔完成真型试验

<正>1月12日,国内首基双回1000kV与双回500kV同塔并架的四回路钢管塔,在国家电网公司特高压杆塔试验基地完成全部真型试验项目。这标志着我国在超、特高压交直流同塔多回关键技术研究方面取得了新的突破,对今后特高压工程建设将起到积极作用。     

国家电网公司首基超、特高压同塔四回钢管塔完成真型试验

1月12日,国内首基双回1000kV与双回500kV同塔并架的四回路钢管塔,在国家电网公司特高压杆塔试验基地完成全部真型试验项目。这标志着我国在超、特高压交直流同塔多回关键技术研究方面取得了新的突破,对今后特高压工程建设将起到积极作用。