输电线路角钢塔加劲肋倾斜角度对塔脚板受力性能的影响研究

现有架空输电线路杆塔结构的规程规范未明确角钢塔塔脚板加劲肋倾斜角度布置要求,通常按习惯和经验设定。依托500 kV交流及±800 kV特高压直流输电线路工程铁塔,通过有限元数值方法研究了单主材四地螺、单主材八地螺和双主材八地螺塔脚板在加劲肋不同倾斜角度下的受力性能。研究结果表明,加劲肋倾斜角度的改变对四地螺塔脚板的影响较小,但是对八地螺塔脚板影响相对较大。所研究成果对架空输电线路角钢塔塔脚板计算和制图都有一定的指导作用。

输电线路塔脚板脱离损伤评估鉴定方法研究

本文对输电线路塔脚板脱离现象进行原因分析,总结了相应的工程预防措施。针对塔脚板脱离区域形状大小不规则、损伤程度难以定性评估等复杂情况,提出了一种基于面积等效的受力计算方法,通过引入安全性指标,推导相关计算公式,根据安全性指标数值大小定量地评估塔脚板脱离损伤对结构受力安全性能的影响,可为实际输电线路工程中塔脚板脱离损伤的评估鉴定和改造加固提供一定的参考。

随机风荷载下陡峭山区长短腿输电塔多构件可靠度评估

长短腿输电塔在陡峭山区的输电线路工程中应用广泛,准确评估该结构体系中各个构件的可靠度水平对其维护加固具有重要意义。鉴于此,基于拟蒙特卡罗法开展了随机风荷载作用下陡峭山区中长短腿输电塔多构件可靠度分析。根据《架空输电线路杆塔结构设计技术规程》(DL/T 5486—2020),给出长短腿输电塔不同构件常见的5类失效模式及其功能函数;通过同时考虑材料和风荷载的随机性,采用拟蒙特卡罗法建立长短腿输电塔多构件可靠度分析框架;以某输送电压为500 kV的输电线路中长短腿输电塔为例,进行了多构件可靠度评估,并分析了不同塔腿级差、杆塔呼高以及设计风速对长短腿输电塔可靠指标的影响规律。分析结果表明:长短腿输电塔的所有构件可靠指标均在3.2以上,满足规范要求的Ⅱ级安全水准,短腿主材为长短腿输电塔最薄弱构件,可靠指标相比于长腿主材减小了23.25%,应予以重视;杆塔呼高每增大6 m,长短腿输电塔可靠指标最大下降3.37%,设计风速每增大1 m∙s-1,可靠指标最大降低2.83%;塔腿级差每增大3 m,可靠指标最大降低10.48%,建议杆塔设计时应尽量避免出现塔腿级差过大的情况。

山区输电线路基础水平位移对铁塔和基础设计的影响

山区输电线路因为考虑安全环保等因素,通常需要采用挖孔桩基础,相比平丘地形基础而言,其具有大桩径、高露头和低埋深等特点,使得基础的水平位移对铁塔和基础的设计具有较大影响,但是目前关于山区挖孔桩基础水平位移对铁塔和基础设计影响的系统性研究较少。本文基于数值分析研究了山区输电线路基础水平位移对铁塔受力性能的影响,并结合设计规范对比分析了基础水平位移限值对基础设计的影响,推荐了山区挖孔桩基础顶部和地面处的水平位移限值。

角钢塔曲臂K节点变形原因分析及对策研究

酒杯塔和猫头塔在单回交流输电线路中广泛应用,曲臂K节点属于刚度相对薄弱点,文中以某500 kV交流输电线路工程猫头塔曲臂K节点变形统计情况为例,从设计、加工、施工三方面对曲臂K节点变形原因进行了深入分析,提出了合适的结构措施和施工要求,经过某新建工程验证,控制措施效果显著,值得在今后的铁塔设计、施工中借鉴采用。

特高压直流线路黄河大跨越铁塔设计

黄河大跨越铁塔作为上海庙—山东特高压直流输电线路的关键节点,具有高度大、负荷大等特点,应进行详细地优化设计,以达到安全可靠、经济美观的目的。通过对塔头型式、结构方案进行比对,推荐ZKT直线跨越塔采用展翅型钢管塔,同时对铁塔的口宽坡度、隔面型式、节点处理等进行了详细设计优化,并设计了人性化高、经济性好的附属设施方案。

高海拔特重冰峻岭地区输电线路结构创新措施综述

针对高海拔、特重冰、峻岭地区输电线路导地线荷载大、地形陡峭、铁塔根开大、铁塔级差有限、基础工程量大、常规施工方法效率低等特殊问题,结合工程设计经验,从全过程经济性、可靠性、可行性以及环保性综合考虑,提出了送电结构专业的创新措施,包括3种钢架延长腿、三类新型铁塔、两种新型基础方案。

山区线路承压水地基基础治理及沉降观测研究

山区输电线路由于受到交通条件限制,对承压水地基的应对措施有限,且一旦出现基础偏移沉降等问题后,治理难度很大,严重时甚至会影响到输电线路的安全运行。文中结合工程实例,通过数值模拟对山区输电线路承压水地基采用直柱大板基础出现的偏移沉降问题进行了分析和治理,并提出了有效的治理措施;通过2年的长期持续观测数据验证了所提出的治理方法是有效可靠的,可以为今后的工程实践提供指导和借鉴。

变量分布模型对杆塔构件可靠度影响

输电杆塔可靠度分析所涉及随机变量的取值缺乏统一标准,根据输电杆塔及其所受风荷载的特点,尤其是考虑风振效应的影响,改进了杆塔可靠度计算所需的变量分布模型,并基于此改进模型对杆塔构件可靠性指标进行校准,再与基于其他变量模型得到的校准结果进行对比。结果表明:基于不同变量模型得到的构件可靠性指标值有明显区别,且构件可靠性指标对风荷载变量模型参数的敏感性较高,因此通过民用建筑统计资料所推断的变量参数不适用于输电杆塔结构。

输电塔挂线角钢节点理论计算方法研究

结合特高压工程数据对中冰区和重冰区输电塔典型挂线角钢节点在控制工况作用下的受力特点进行了数值模拟研究。研究结果表明:悬垂塔挂线角钢节点的变形受挂点垂直荷载控制,耐张塔挂点变形受挂点张力荷载控制,挂点螺栓主要受拉控制。根据数值模拟结果,结合传统的多排螺栓节点计算方法,量化了挂线角钢与螺栓群间的刚度差异,从应力-应变层面推导了一套考虑挂线角钢和螺栓相对抗弯刚度比影响的螺栓群理论计算方法,计算方法能够较好地反映挂点螺栓群布置形式和荷载作用形式对螺栓群受力中和轴位置的影响,计算结果与数值模拟结果吻合良好,精度较传统多排螺栓节点计算方法有较大的提高,可以用于指导工程实践,对输电塔结构设计的发展具有重要意义。

输电塔塔脚板式靴板连接计算方法

依据钢结构设计原理和试验研究结论,推导了塔脚板式靴板的条带式悬臂梁计算方法,首次提出了靴板连接的设计方法,并通过数值模拟分析验证了计算假定的有效性;对输电铁塔结构设计中典型塔脚板式靴板连接的受力特性进行了研究,研究表明:下压荷载作用时,螺栓传递给靴板的压力呈一定扩散角扩散给塔脚底板,靴板传递给塔脚底板的压力呈十字条带分布;上拔荷载作用时,地螺对塔脚底板的上拔约束力近似相等,约束力分布在有效约束范围内。并结合实际工程数据进行了对比分析,理论计算方法较传统计算方法更加经济优化,具有一定的优越性,对输电塔基础连接设计具有指导性意义,推动了输电塔结构设计事业的发展。

窄基输电铁塔风振系数取值探讨

为研究高度与根开之比大于6的窄基角钢塔风振系数的计算方法,以昆北换流站接地极线路工程鸡街极址附近一直线塔为研究对象。基于谐波叠加法模拟风荷载时程,在ANSYS中建立输电塔有限元模型,进行输电塔风振响应时程分析,由加速度响应计算风振系数。经分析可得出结论:DL/T 5154—2012《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》的取值不适用于该铁塔。

角钢构件单双排螺栓布置下受拉块剪破坏规律研究

基于90根角钢构件的受拉块剪试验,对角钢构件在单双排螺栓布置形式下的块剪破坏规律进行了系统性的研究,揭示了不同螺栓布置形式角钢构件的块剪破坏特征,研究表明:对于角钢构件,其在单肢单排螺栓连接时,节点域较弱,容易发生典型的块剪破坏,块剪破坏表现为轴向剪裂和端部拉裂两种形式,因此,单肢单排螺栓连接时需要考虑其块剪破坏的影响;而对于单肢双排螺栓连接构件,其节点的抗拉和抗剪能力较强,极限破坏时,主要表现为边缘螺栓的拔出破坏,非典型块剪破坏,因此,当其螺栓数量达到4颗及以上时,可以不考虑其块剪破坏对构件承载力的影响;同时,结合试验结果论证了现行规程方法的可靠性和有效性,对工程设计具有一定的指导性。

悬垂塔横担布置形式对铁塔受力性能的影响研究

基于结构力学基本原理研究了悬垂塔不同横担布置形式的受力机制,结合数值模拟分析系统地研究了悬垂塔横担不同布置形式下的受力性能,并通过数值模拟验证了理论推导的可靠性和有效性;研究表明:横担正面轮廓形式采用三角收尖布置较梯形收口布置更优,能减轻横担20%以上的重量,刚度不会明显降低,降幅在4%以内;横担底面采用三角收尖布置时,其重量较梯形收口布置减少10%左右,刚度降幅在2%以内;横担下平面端部开口时,下平面采用根部倒K布置较交叉布置重量减少2%左右,且变形最小。因此工程中推荐悬垂塔横担采用三角收尖布置,优化挂点构造,研究结论对工程实践具有指导性意义。

500kV输电线路杆塔全刚性防坠落导轨布置探讨

基于运维安全需要,新建输电线路杆塔一般均要求安装永久性高空防坠落装置。结合已建工程经验,本文对相关防坠落标准进行了研究,对500 kV输电线路杆塔采用全刚性防坠落导轨的布置原则和方案进行了分析,对刚性导轨在塔身、横担和特殊位置处的布置方案和注意事项进行了讨论,同时绘制了典型塔型导轨布置示意图,为后续工程建设提供参考。

特高压直流耐张塔导线挂点隔面结构分析

结合乌东德电站送电广东广西特高压多端直流示范工程(ultra-high voltage direct current,UHVDC)重冰区JC27201BW耐张塔试验结果,对导线挂点隔面建立实体有限元模型进行数值计算,与空间桁架模型计算结果进行综合对比分析,得到更加准确的导线挂点隔面受力及变形状态。从受力看,隔面轮廓下平面构件承担大部分挂点荷载偏心弯矩,前后侧构件受局部应力影响较大,节点力并未有效传递到交叉斜材上,充分说明空间桁架模型不能真实反映挂点处隔面受力,而实体单元模型更符合实际。从变形看,隔面抗拔能力相比抗压能力更弱,需特别注意上拔荷载作用时的不均匀变形。隔面节点螺栓主要受剪切力,在上拔荷载下更容易失效破坏,同时考虑螺栓加工误差和滑移影响,应适当增加隔面内螺栓颗数以防止螺栓进入弹塑性阶段后快速失效可能导致隔面体系失效。

新型锚杆基础破坏机理及影响因素研究

为克服锚杆基础在山区输电线路中应用的局限,文中提出了一种由自由段和锚固段组成的新型锚杆基础,通过有限元数值方法研究了新型锚杆的应力分布及失效机理,并对黏结强度、锚杆长度、岩石类型及孔杆直径比等因素进行了参数分析。研究结果表明:注浆体与岩石及锚筋与注浆体之间,其黏结应力的分布范围只在锚固段靠近张拉端的有限长度上且应力分布极不均匀;黏结强度是判断锚杆失效界面类型的重要参数指标,对承载力有较大影响;锚固长度存在峰值,破坏面发生在注浆体和岩石界面时,硬岩承载力明显高于软岩承载力;锚孔直径/锚杆直径的最佳比例为4~5倍。

一种新型倾斜式输电铁塔延长腿的设计研究

山区输电线路面临坡度超过40°的陡峭地形时,常规长短腿级差无法满足地形需要,且坡上塔架地基稳定性降低。为解决这类问题,本文提出了输电铁塔延长腿组合模型,对多种延长腿布置方式的杆件内力、塔腿位移进行了比较。选出一种倾斜式新型延长腿,分析其力学性能和经济性,对于陡峭山区输电线路设计具有一定的参考意义。

输电线路岩石锚杆基础可靠度分析

随着特高压输电线路工程不断建设,机械化施工程度高、环保性强的山区岩石锚杆基础逐步得到应用。然而,由于山区地质条件、杆塔荷载等外部因素的复杂性,岩石锚杆基础在勘察、设计等方面仍存在诸多异议。从现有岩石锚杆基础设计理论出发,考虑土性参数及上部荷载的随机性,对岩石锚杆基础进行了可靠度评价。计算了某±800 kV特高压工程岩石锚杆基础可靠度,结果表明其设计偏于保守。