1000kV鋼管塔十字插板連接K型節(jié)點(diǎn)的非線性分析

特高壓桿塔橫擔(dān)的伸出長度及受力遠(yuǎn)大于普通桿塔橫擔(dān),同時(shí)橫擔(dān)主材和斜材的受力和計(jì)算長度值分別小于塔身主材和斜材,目前國內(nèi)對特高壓橫擔(dān)選材結(jié)果不盡一致。以1000kv皖電東送輸電工程同塔雙回路耐張鋼管塔為例,對鋼管塔橫擔(dān)主材及斜材選用角鋼或鋼管進(jìn)行了計(jì)算分析比較,研究了橫擔(dān)選材原則,為今后工程設(shè)計(jì)提供參考。

鋼管塔塔身變坡處大多采用大板對焊式或法蘭螺栓連接式2種方案連接塔身上下主管,保證傳力清晰合理。對淮南—上海1000kv特高壓交流雙回路sj276轉(zhuǎn)角塔塔身變坡節(jié)點(diǎn)分別采用2種方案的連接方式進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性和可靠性計(jì)算分析比較。結(jié)果表明,只要在設(shè)計(jì)參數(shù)取值合理的情況下,2種方案的塔身變坡節(jié)點(diǎn)都是安全可靠的,但是法蘭螺栓連接式方案更節(jié)省塔材,塔重減輕約2%。

基于4個(gè)u型插板鋼管連接節(jié)點(diǎn)的承載力特性的試驗(yàn)研究,考慮材料非線性和幾何非線性,對u型插板鋼管節(jié)點(diǎn)的承載力特性進(jìn)行了非線性有限元分析.比較試驗(yàn)及計(jì)算分析得到的鋼管連接節(jié)點(diǎn)的承載力-位移變形曲線,試驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算分析結(jié)果吻合較好.由于u型插板鋼管節(jié)點(diǎn)的焊縫為空間焊縫而處于拉、壓、剪的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài),對鋼管節(jié)點(diǎn)連接的極限承載力有較大的影響——降低承載力;分析比較由有限元計(jì)算分析得到等效厚度平面焊縫的承載力特性-變形特性,得出空間焊縫極限屈服承載力要比一般的平面焊縫屈服極限承載力低,用一般平面焊縫的計(jì)算公式計(jì)算不合適.

用ansys有限元程序?qū)型鋼半剛性連接節(jié)點(diǎn)的非線性性能進(jìn)行了分析,將其計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果做了比較,兩者吻合較好.通過對11個(gè)系列共28個(gè)t型鋼連接試件的有限元分析,探討了各類組件對節(jié)點(diǎn)性能的影響.結(jié)果表明:t型鋼翼緣厚度及柱翼緣厚度對節(jié)點(diǎn)性能的影響很大,且柱腹板的抗剪能力對此有較大影響;柱腹板水平加勁肋、柱腹板厚度及柱截面高度對節(jié)點(diǎn)性能有一定影響;增大梁截面高度,能夠顯著提高節(jié)點(diǎn)的承載力和初始剛度;t型鋼腹板厚度、螺栓的直徑及排列間距對節(jié)點(diǎn)的性能影響較小.t型鋼連接梁柱節(jié)點(diǎn)屬于半剛性連接節(jié)點(diǎn),建議設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮其不利影響.

Q345十字插板X型鋼管節(jié)點(diǎn)受壓承載力特性

針對一種適用于大型鋼管塔的十字插板連接形式,闡述了其節(jié)點(diǎn)板的受力特點(diǎn),對十字節(jié)點(diǎn)板的破壞模式及計(jì)算理論進(jìn)行了系統(tǒng)分析.為考察節(jié)點(diǎn)板的受力性能、破壞模式及極限承載力,以榕江大跨越塔工程為背景,進(jìn)行了2個(gè)大尺寸縮尺模型的靜力試驗(yàn).對試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行了有限元非線性數(shù)值分析,試驗(yàn)結(jié)果與有限元分析結(jié)果一致性很好,兩方面的分析結(jié)果均表明:該十字節(jié)點(diǎn)板構(gòu)造合理、安全可靠,可用于實(shí)際工程.結(jié)合試驗(yàn)研究和有限元參數(shù)分析結(jié)果,提出了該十字節(jié)點(diǎn)板的破壞模式,給出了相應(yīng)的計(jì)算理論和極限承載力計(jì)算公式,提出了用于實(shí)際工程的設(shè)計(jì)建議公式.

介紹了鋼管塔結(jié)構(gòu)的橫擔(dān)—主材連接方式,開展了q345十字插板x型鋼管節(jié)點(diǎn)受壓承載力試驗(yàn)研究;研究了節(jié)點(diǎn)的承載力—變形特點(diǎn)、破壞模式,探討了節(jié)點(diǎn)的承載力計(jì)算理論,試驗(yàn)研究表明支管受壓時(shí)十字插板鋼管節(jié)點(diǎn)發(fā)生受壓局部屈曲破壞,節(jié)點(diǎn)承載力計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值比較表明日本鋼管塔結(jié)構(gòu)的十字插板節(jié)點(diǎn)承載力計(jì)算理論可以應(yīng)用于節(jié)點(diǎn)的承載力計(jì)算,且具有良好的精度。

1000kv特高壓輸電線路在組立同塔雙回路鋼管塔期間,為加強(qiáng)質(zhì)量控制從鋼管塔到貨、運(yùn)輸、組立、成品保護(hù)、傾斜標(biāo)準(zhǔn)及主材彎曲度等方面進(jìn)行闡述,并對鋼管塔組立中提出注意事項(xiàng)。

1000kv特高壓輸電線路在組立同塔雙回路鋼管塔期間,為加強(qiáng)質(zhì)量控制從鋼管塔到貨、運(yùn)輸、組立、成品保護(hù)、傾斜標(biāo)準(zhǔn)及主材彎曲度等方面進(jìn)行闡述,并對鋼管塔組立中提出注意事項(xiàng)。

對于1000kv特高壓雙回輸電線路鋼管塔,橫擔(dān)的實(shí)際受力情況與傳統(tǒng)采用桿單元模型設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果存在較大的偏差。利用ansys數(shù)值模擬方法,分別采用桿單元模型和梁單元模型對特高壓鋼管塔橫擔(dān)布材形式進(jìn)行計(jì)算分析,結(jié)合計(jì)算結(jié)果對特高壓鋼管塔橫擔(dān)布材及設(shè)計(jì)提出了合理建議。

比較了雙回路鋼管塔的施工技術(shù),指出內(nèi)懸浮外(內(nèi))拉線回轉(zhuǎn)搖臂抱桿分解組塔技術(shù)使用范圍比較廣,詳細(xì)介紹了該項(xiàng)施工技術(shù)和施工工藝。

結(jié)合試驗(yàn)研究和理論分析對鋼管插板節(jié)點(diǎn)受彎性能做了初步探索,以1/4(1/2)環(huán)形加強(qiáng)板節(jié)點(diǎn)為基礎(chǔ),根據(jù)鋼管能量理論和虛功原理,推導(dǎo)出基于鋼管控制的插板連接節(jié)點(diǎn)受彎極限承載力公式,并與日本《輸電線路鋼管塔制作基準(zhǔn)》作了對比分析。結(jié)果表明:該理論分析模型的適用性較好,對工程設(shè)計(jì)有一定的理論意義和適用價(jià)值。

輸電工程中輸電塔架節(jié)點(diǎn)通常采用節(jié)點(diǎn)板連接的方式,其受力情況非常復(fù)雜。通過對5組輸電塔架典型節(jié)點(diǎn)的足尺試驗(yàn)和有限元分析,考察節(jié)點(diǎn)板的受力性能和破壞模式,并利用多參數(shù)有限元分析不同破壞模式下寬厚比、無支長度以及節(jié)點(diǎn)板構(gòu)造等主要參數(shù)對節(jié)點(diǎn)板承載力的影響,提出有(無)加強(qiáng)環(huán)板的節(jié)點(diǎn)板承載力計(jì)算方法,并與試驗(yàn)和有限元所得的結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果表明:基于插板連接的節(jié)點(diǎn)板建議計(jì)算方法合理有效,具有較好的適用性。

為了研究鋼骨混凝土異形柱的受力性能和影響因素,在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上編制了非線性分析程序。對非線性分析得到的承載力與試驗(yàn)進(jìn)行比較可知,二者誤差較小。分析了加載角、偏心距、含鋼率、混凝土強(qiáng)度等級以及肢長厚比對構(gòu)件承載力的影響。結(jié)果表明:含鋼率的變化對構(gòu)件的極限承載力影響明顯,且極限承載力隨著截面含鋼率的增大而增大。最后對十字形實(shí)腹式鋼骨混凝土異形柱實(shí)用設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了探討。

應(yīng)用相似比理論設(shè)計(jì)了2個(gè)主管規(guī)格219×6,273×7的主管—節(jié)點(diǎn)板的單插板節(jié)點(diǎn),并進(jìn)行了節(jié)點(diǎn)的拉—壓承載力試驗(yàn),考察主管—節(jié)點(diǎn)板節(jié)點(diǎn)的承載力特性、失效及破壞模式,試驗(yàn)表明主管—節(jié)點(diǎn)板節(jié)點(diǎn)能夠滿足承載力要求,但其受壓承載力小于受拉承載力,拉壓荷載作用下節(jié)點(diǎn)發(fā)生主管局部內(nèi)凹外凸的屈曲破壞,最后,探討了主管—節(jié)點(diǎn)板節(jié)點(diǎn)的承載力計(jì)算理論,以供實(shí)際工程參考。

u型插板連接的節(jié)點(diǎn)焊縫是影響連接強(qiáng)度的主要因素之一,而對于復(fù)雜的空間受力焊縫,采用規(guī)范的承載力計(jì)算公式計(jì)算可能會(huì)偏于不安全。通過4個(gè)足尺u型插板鋼管連接節(jié)點(diǎn)承載力特性的試驗(yàn),研究了u型插板連接的承載力-變形特性、失效及破壞模式,以及加載過程中連接典型部位的應(yīng)變發(fā)展情況。結(jié)果表明:連接節(jié)點(diǎn)的破壞是由于壓力作用下u型插板下側(cè)的鋼管應(yīng)變發(fā)展較快,發(fā)生局部外鼓的屈曲失穩(wěn)而引起。此外驗(yàn)證了u型插板連接焊縫計(jì)算節(jié)點(diǎn)的連接強(qiáng)度能夠較好反映其強(qiáng)度特點(diǎn)。

針對特高壓鋼管塔u型插板存在精度要求高、生產(chǎn)合格率低的加工狀況,設(shè)計(jì)了一種u型插板折彎模具,該模具的使用優(yōu)化了設(shè)備工況,提高了生產(chǎn)效率。對同類型產(chǎn)品的加工生產(chǎn)有一定的借鑒和參考作用。

針對特高壓鋼管塔u型插板存在精度要求高、生產(chǎn)合格率低的加工狀況，設(shè)計(jì)了一種u型插板折彎模具，該模具的使用優(yōu)化了設(shè)備工況，提高了生產(chǎn)效率。對同類型產(chǎn)品的加工生產(chǎn)有一定的借鑒和參考作用。

目的驗(yàn)證十字形鋼管混凝土芯柱計(jì)算承載力的自編數(shù)值計(jì)算程序的正確性和可行性.方法在試驗(yàn)和有限元模擬分析的基礎(chǔ)上,采用試驗(yàn)和有限元分析中的材料本構(gòu)關(guān)系、試件參數(shù),利用數(shù)值計(jì)算軟件matlab編寫程序,對十字形鋼管混凝土芯柱進(jìn)行非線性分析.結(jié)果軸壓部分三種方法得到的承載力相差很小,吻合很好.雙向偏壓部分通過數(shù)值計(jì)算得出的承載力與有限元模擬得出的承載力誤差雖然比軸壓要大,但誤差值都在10%以內(nèi),誤差較小,說明兩種計(jì)算方法得出的承載力吻合較好.結(jié)論通過模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對比,驗(yàn)證了數(shù)值計(jì)算程序的可行性,從而為十字形鋼管混凝土芯柱的進(jìn)一步研究提供了參考依據(jù).

利用ansys軟件建立不同長細(xì)比(50-250)、不同節(jié)點(diǎn)連接(單插板、u型插板、十字插板和法蘭)鋼管桿件有限元模型,通過模態(tài)分析得出桿件一階自振頻率,通過渦激振動(dòng)公式推倒出其一階起振臨界風(fēng)速,并與規(guī)范給出的參考值進(jìn)行對比。結(jié)果表明,針對大部分鋼管桿件,其一階起振臨界風(fēng)速與規(guī)范給出的參考值有較大的差值,工程設(shè)計(jì)中要考慮適當(dāng)?shù)恼蹨p,以平衡選材的安全性與經(jīng)濟(jì)性。

應(yīng)用有限元法，考慮材料非線性和幾何非線性，分析計(jì)算了k型間隙圓鋼管相貫節(jié)點(diǎn)和插板加強(qiáng)k型間隙圓鋼管相貫節(jié)點(diǎn)（rk型）的承載力，比較表明插板顯著提高了k型節(jié)點(diǎn)的極限承載力。通過荷載-位移曲線揭示了rk型節(jié)點(diǎn)承載力隨弦桿直徑d、弦桿厚度t和弦腹桿夾角θ的變化規(guī)律，提出插板加強(qiáng)方案更適合于薄壁弦桿、大直徑弦桿、或較大θ值的k型間隙圓鋼管相貫節(jié)點(diǎn)，最后討論了弦桿軸壓對rk型節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能的影響，供工程設(shè)計(jì)應(yīng)用參考。

研究了主管規(guī)格為219×6的、有負(fù)偏心作用的1/4加肋鋼管插板連接的極限承載力,同時(shí)借助有限元法分析了常用主管徑厚比下不同長徑比、不同負(fù)偏心距以及定長徑比時(shí)主管直徑、厚度以及節(jié)點(diǎn)板長度等參數(shù)對主管極限承載力的影響,在此基礎(chǔ)上提出了此類節(jié)點(diǎn)極限承載力計(jì)算的建議公式.結(jié)果表明:在常用的主管徑厚比下,負(fù)偏心對長徑比大于30的主管的承載力是不利的,對長徑比小于30的主管的承載力是有利的,這主要是由于長徑比大于30時(shí)主管整體失穩(wěn)先于局部屈曲,而長徑比小于30時(shí)主管局部屈曲起主要控制作用;主管直徑、厚度以及節(jié)點(diǎn)板長度對承載力影響明顯;所得出的建議公式具有一定的適用性.