輸電線路鋼管塔節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度理論與試驗(yàn)研究.pdf

1、輸電塔是一種重要的高聳結(jié)構(gòu)，我國從上個(gè)世紀(jì)已經(jīng)開始發(fā)展建設(shè)。近年來，電網(wǎng)建設(shè)快速發(fā)展，輸電塔正向著高聳、大跨及特高壓方向發(fā)展，相應(yīng)的輸電桿塔結(jié)構(gòu)越來越大型化，傳統(tǒng)的角鋼已不再適用于大型塔架結(jié)構(gòu)。相反，鋼管構(gòu)件具有風(fēng)壓小，受力性能好等優(yōu)點(diǎn)在大型桿塔結(jié)構(gòu)如大跨越塔、特高壓輸電塔中應(yīng)用廣泛。輸電桿塔結(jié)構(gòu)大型化的同時(shí)對節(jié)點(diǎn)的安全可靠性也提出了更高的要求，而目前關(guān)于鋼管桿塔節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)理論還存在諸多不完善的地方，需要進(jìn)行相應(yīng)的理論和試驗(yàn)研究。與此同

2、時(shí)，傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)連接型式在應(yīng)用到大型輸電桿塔中也存在一些缺陷，為此，本文提出了多種新型節(jié)點(diǎn)。基于上述分析，本文的研究主要包括傳統(tǒng)法蘭節(jié)點(diǎn)受彎性能研究、新型內(nèi)外法蘭節(jié)點(diǎn)受彎性能研究、新型內(nèi)外法蘭及新型雙層法蘭拉壓受力性能研究、K型管板節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能研究和新型十字節(jié)點(diǎn)板受拉性能研究。
　　 本文首先對傳統(tǒng)剛性法蘭節(jié)點(diǎn)受彎力學(xué)性能進(jìn)行了研究，根據(jù)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造特點(diǎn)，指出最大螺栓拉力的確定是整個(gè)節(jié)點(diǎn)研究的關(guān)鍵，通過試驗(yàn)和有限元非線性分析，重點(diǎn)考察了

3、節(jié)點(diǎn)的破壞模式和極限承載力、法蘭板的受力特點(diǎn)、螺栓群的受力分界線、最大螺栓拉力。試驗(yàn)結(jié)果與有限元分析結(jié)果具有較好的一致性，研究結(jié)果表明，計(jì)算螺栓拉力的旋轉(zhuǎn)軸位置會隨著法蘭參數(shù)的變化而變化，但總的變化幅度不大，最后，提出了計(jì)算螺栓拉力旋轉(zhuǎn)軸位置的設(shè)計(jì)建議值。
　　 為考察新型內(nèi)外法蘭節(jié)點(diǎn)受彎力學(xué)性能，首先將內(nèi)外法蘭與傳統(tǒng)法蘭的傳力特點(diǎn)進(jìn)行了對比分析，指出內(nèi)外圈最大螺栓拉力的確定是該新型法蘭節(jié)點(diǎn)研究的關(guān)鍵，提出了內(nèi)外法蘭螺栓拉力的計(jì)

4、算模型，在此基礎(chǔ)上，通過試驗(yàn)和有限元分析，考察了法蘭板及肋板的應(yīng)力分布特點(diǎn)、螺栓群的受力分界線，重點(diǎn)對內(nèi)外圈最大螺栓拉力進(jìn)行了深入研究。試驗(yàn)和有限元分析結(jié)果表明，內(nèi)外法蘭受彎性能良好，可用于實(shí)際工程；螺栓拉力的旋轉(zhuǎn)軸位置是變化的，但總的變化幅度不大，最后提出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)建議公式。
　　 為考察內(nèi)外法蘭、雙層法蘭在軸力作用下的力學(xué)性能，通過試驗(yàn)和有限元非線性數(shù)值分析，對于前者，重點(diǎn)考察了外內(nèi)圈螺栓的受力特點(diǎn)，外內(nèi)圈螺栓拉力的比值，

5、根據(jù)研究結(jié)果，提出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)建議公式；對于后者，重點(diǎn)研究了上、下法蘭板的受力特點(diǎn)和計(jì)算方法，并提出了上下法蘭板厚度的設(shè)計(jì)建議公式。
　　 K型管板節(jié)點(diǎn)是大型輸電鋼管塔結(jié)構(gòu)中最重要的節(jié)點(diǎn)之一，為考察其力學(xué)性能、破壞模式和極限承載力，進(jìn)行了4個(gè)大尺寸無偏心、負(fù)偏心K型管板節(jié)點(diǎn)的靜力試驗(yàn)，研究結(jié)果表明，負(fù)偏心節(jié)點(diǎn)安全可靠，可用于實(shí)際工程；無偏心、負(fù)偏心兩種節(jié)點(diǎn)的受力性能和破壞模式基本相同。為對K型管板節(jié)點(diǎn)的極限承載力進(jìn)行深入研究，在

6、試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對試驗(yàn)加載過程進(jìn)行了有限元非線性數(shù)值分析，研究了各重要參數(shù)對節(jié)點(diǎn)極限承載力的影響，并將分析結(jié)果與各國相關(guān)規(guī)范建議值進(jìn)行了對比，在此基礎(chǔ)上，提出了K型管板節(jié)點(diǎn)的極限承載力計(jì)算公式；根據(jù)研究結(jié)果，指出主管軸力對其節(jié)點(diǎn)極限承載力有較大影響，提出了考慮主管軸力的兩段線折減系數(shù)模型；最后還就肋板對節(jié)點(diǎn)的極限承載力的影響幅度進(jìn)行了評價(jià)。
　　 為研究新型十字節(jié)點(diǎn)板的力學(xué)性能，首先對普通節(jié)點(diǎn)板的計(jì)算理論和國內(nèi)外相關(guān)規(guī)范進(jìn)行了系統(tǒng)