輸電線路鋼管塔節(jié)點強度理論與試驗研究.pdf

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

2、時，傳統(tǒng)節(jié)點連接型式在應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?；谏鲜龇治觯疚牡难芯恐饕▊鹘y(tǒng)法蘭節(jié)點受彎性能研究、新型內外法蘭節(jié)點受彎性能研究、新型內外法蘭及新型雙層法蘭拉壓受力性能研究、K型管板節(jié)點力學性能研究和新型十字節(jié)點板受拉性能研究。
　　 本文首先對傳統(tǒng)剛性法蘭節(jié)點受彎力學性能進行了研究，根據(jù)節(jié)點構造特點，指出最大螺栓拉力的確定是整個節(jié)點研究的關鍵，通過試驗和有限元非線性分析，重點考察了

3、節(jié)點的破壞模式和極限承載力、法蘭板的受力特點、螺栓群的受力分界線、最大螺栓拉力。試驗結果與有限元分析結果具有較好的一致性，研究結果表明，計算螺栓拉力的旋轉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，提出了計算螺栓拉力旋轉軸位置的設計建議值。
　　 為考察新型內外法蘭節(jié)點受彎力學性能，首先將內外法蘭與傳統(tǒng)法蘭的傳力特點進行了對比分析，指出內外圈最大螺栓拉力的確定是該新型法蘭節(jié)點研究的關鍵，提出了內外法蘭螺栓拉力的計

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

5、根據(jù)研究結果，提出了相應的設計建議公式；對于后者，重點研究了上、下法蘭板的受力特點和計算方法，并提出了上下法蘭板厚度的設計建議公式。
　　 K型管板節(jié)點是大型輸電鋼管塔結構中最重要的節(jié)點之一，為考察其力學性能、破壞模式和極限承載力，進行了4個大尺寸無偏心、負偏心K型管板節(jié)點的靜力試驗，研究結果表明，負偏心節(jié)點安全可靠，可用于實際工程；無偏心、負偏心兩種節(jié)點的受力性能和破壞模式基本相同。為對K型管板節(jié)點的極限承載力進行深入研究，在

6、試驗的基礎上，對試驗加載過程進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)點極限承載力的影響，并將分析結果與各國相關規(guī)范建議值進行了對比，在此基礎上，提出了K型管板節(jié)點的極限承載力計算公式；根據(jù)研究結果，指出主管軸力對其節(jié)點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)點的極限承載力的影響幅度進行了評價。
　　 為研究新型十字節(jié)點板的力學性能，首先對普通節(jié)點板的計算理論和國內外相關規(guī)范進行了系統(tǒng)