抗震性能设计在某全户内变电站生产综合楼结构中的应用

全户内变电站在我国城市中得到越来越广泛的应用,但变电站性能设计相应的设计规范还不够完善,理论研究在一定程度上还落后于工程实践。本文采用SAP2000程序对某全户内变电站生产综合楼结构原型进行了弹塑性时程分析,研究了结构的动力特性和结构在三水准烈度下的加速度、位移、层间位移角和楼层剪力反应,表明该结构具有良好的抗震性能。对比分析了原型结构在不同地震动输入下的抗震性能,分析表明有必要用几种不同地震波来研究结构的地震反应,在大震阶段,有必要进行结构在多维地震波输入下的地震反应分析。

销铰节点螺栓销轴常幅疲劳性能试验研究与仿真分析

为揭示空间结构销铰节点螺栓销轴常幅疲劳破坏机理、探清其疲劳强度影响因素,对M36螺栓销轴进行疲劳试验.基于自行设计的加载装置,进行了9个螺栓销轴的常幅疲劳试验;采用nCode疲劳仿真分析软件对其进行4因素共32个模型疲劳模拟参数化分析.试验结果和数值模拟表明:销铰节点中最大等效应力位于内外耳板与螺栓销轴交界处,且该处应力集中程度严重;在忽略试件初始缺陷和试验加载等不利因素下,数值模拟所得疲劳寿命部分高于相应疲劳试验寿命,并基于线性拟合得到了该螺栓销轴的S-N曲线和理论疲劳寿命估算公式;螺栓销轴常幅疲劳强度与加载应力比/螺栓直径两个参数正相关,与销孔间隙初始增长呈负相关,且与耳板间距基本无关;螺栓销轴常幅疲劳性能影响因素敏感性顺序为:销孔间隙→螺栓直径→应力比→耳板间距.

预应力钢管桁架叠合楼板结构在变电站中应用探索和实践

预应力钢管桁架叠合楼板由于其成本低、承重高、防火防腐性能好、方便穿插管线、施工方便,已在工业建筑中使用。为了探究新型楼板结构形式在变电站中的应用,开展了相关的应用研究。以既有研究试验为基础,开展叠合板的理论与数值分析,探究其力学性能。建立了有限元模型,探讨预应力钢管桁架叠合楼板的六个结构要素包括灌浆强度、钢管壁厚、混凝土强度等级、预应力板厚度、预应力筋个数和预应力数值,对预应力钢管桁架叠合楼板结构性能的影响。最后对新型楼板结构在潍坊市某装配式变电站中的应用情况进行了介绍。

M6.8级普通螺栓应力集中有限元分析

针对避雷针结构中法兰连接节点常用的M6.8级5种直径的普通螺栓,采用有限元软件Abaqus对其进行数值模拟。数值模拟结果表明:5种规格螺栓具有相似的应力分布规律,即在螺纹截面边缘处应力最大;5种规格螺栓的理论应力集中系数K_t=4.61~5.72,疲劳缺口系数K_f=3.18~3.62,且均随着螺栓直径的增加而递减。

新型外挂墙板对装配式框架结构力学性能影响

新型外挂墙板因装配率高、免装修等优势广泛应用于钢框架变电站,其与钢结构连接节点受力性能值得关注。为探究新型外挂墙板与钢结构构件连接节点及其对结构整体受力性能的影响,以山东某110 kV单层钢结构变电站装置楼为研究对象,采用ABAQUS数值模拟软件针对结构无墙板、有墙板、墙板开门洞和墙板开门窗洞口共4种结构模型进行多尺度数值模拟,重点探讨不同墙板设置情况下墙板与构件连接节点变形/应力特征、结构整体变形和动力特性等。研究结果表明:现有节点连接做法均不满足设计要求,主要原因是其连接节点板平面外挠度变形偏大,M1~M4四种分析模型各自挠度比值为0.62~1.0;在结构顶点最大侧向位移方面,M4<M3<M2<M1,且M2/M3分别占M4的93.4%/98.5%;在结构自振周期方面,M2~M4分析模型分别相对于M1模型,其周期折减系数为0.610,0.592,0.571;对低层外挂墙板钢结构而言,墙板设置方式对结构整体动力振动特性影响明显。

紧固力矩下变电构架法兰螺栓原型试验研究与有限元分析

为研究变电构架柱头法兰螺栓在紧固力矩作用下的受力性能,开展原型试验,并采用机械有限元软件SolidWorks对试验模型进行精确分析。将构架法兰螺栓数值仿真结果与试验结果进行验证,结果表明采用SolidWorks仿真可以有效提高变电构架法兰螺栓的计算精度。精确计算螺栓的受力应考虑紧固力矩对法兰螺栓的影响。

超长大体积混凝土整体基础后浇带临界浇筑长度研究

采用后浇带法实现超长大体积混凝土整体基础,可兼顾土建结构和上部电器设备设置要求,而混凝土后浇带临界浇筑长度取值是该方法的关键技术问题之一。本文采用ANSYS有限元软件建立超长大体积混凝土基础模型,分析了不同季节、入仓温度和地基约束工况下的后浇带合理浇筑长度。计算结果表明,浇筑长度对混凝土温度应力影响明显,而合理的浇筑长度选取应综合考虑入仓温度、季节和基础约束程度等因素。

装配式钢结构配套外挂墙板连接节点受力性能分析

外挂墙板对装配式钢结构连接节点的受力性能至关重要。基于现有工程外挂墙板连接节点做法,提出了一种新型连接节点。利用ABAQUS有限元软件,针对典型工程案例,对现有工程节点与新型节点分别建立4种不同外挂墙板型式的模型。对模型施加地震荷载,对比分析不同节点的受力情况及结构动力特性。研究结果表明:相较于现有工程节点,含新型节点的4种分析模型自振周期均低于对应现有节点模型的自振周期,其对应连接节点均处于弹性状态且受力性能优异;新型节点模型有更好的变形能力,同一位置处其节点位移最大减小4.63%,应变最大减小99.34%;新型节点模型的抗侧移刚度为现有工程节点模型结构抗侧移刚度的1.53倍。

装配式变电站建筑墙板的选型

随着我国钢结构建筑产业现代化的大力推进,工业化生产与装配化建造的运营模式必将是钢结构建筑行业未来的重要发展方向。针对装配式变电站建筑,现阶段内外墙板的技术研发与实际工程应用尤为重要。对钢结构常用外墙及内隔墙体系进行了综合性能比较分析,总结各类墙板性能的优缺点,为后续变电站建筑墙板的应用提供参考。

750kV格构式变电构架结构选型及优化研究

以某变电站中的750 kV连续构架工程为例,研究了其结构形式的选择,利用空间计算分析的手段,优化750 kV格构式构架的结构形式及节点设计,提出设计此类变电构架结构时所需注意的事项,以达到经济、合理、降低工程造价的目的。

变电构架人字形柱连接节点受力性能试验研究

变电构架人字形柱连接节点的构造和受力比较复杂,是构架结构的关键部位之一。结合某500 k V输变电工程,对构架节点受力性能进行了原型试验研究。结果表明,在正常设计工况下,构架节点处于弹性工作状态,具有较大的安全裕度。超加载至2.5倍设计荷载时,构架节点仍未出现整体破坏,仅在非节点区发生局部屈曲,法兰处螺栓基本未出现滑移和松动,焊缝处无明显裂纹,构架节点柱头顶板和底板应变较小。研究成果为进一步进行构架节点优化设计提供了参考。

变电构架复杂节点仿真分析系统开发与应用

基于ANSYS的APDL语言进行变电构架复杂节点几何对象的参数化分析与三维建模,采用UIDL语言进行交互式面向用户的图形界面设计,开发了变电构架复杂节点可视化仿真分析系统,并将该系统数值仿真结果与试验结果进行了对比分析,验证了其正确性。该系统弥补了设计规范中由于将构架简化为杆系结构体系而无法准确分析构架节点各组成部件内力的不足,有效提高了变电构架复杂节点的设计精度、效率以及用户接受程度。

混凝土早期导温导热系数高精度测试方法

混凝土早期温度场引起的变形是其开裂的重要原因,早期导温和导热系数是计算混凝土早期温度场的重要参数。受混凝土早期特性的影响,其测量方法只能基于瞬态热流法,测量精度低是现有测量方法的主要缺陷。本文介绍了一种基于平行热线法测量原理的导温和导热系数高精度测量方法,并开发了相应的试验装置。试验结果表明其稳定性和测量精度比现有方法大大提高。

GIS设备基础裂缝控制技术研究

变电站GIS设备基础开裂问题十分常见,由于内外温差和收缩产生的温度和收缩应力引起的开裂是裂缝产生的主要原因,混凝土温度收缩开裂问题十分复杂,涉及到多方面因素。为了防止裂缝的发生,本文首先基于ANSYS二次开发了GIS设备基础温控程序,较全面考虑了影响混凝土裂缝发生、发展过程的关键因素,实现对变电站GIS设备基础温度场和应力场精确分析;提出了GIS基础混凝土的开裂风险系数,并在二次开发后处理程序中加入开裂风险系数计算模块,通过开裂风险系数的计算实现对基础易开裂部位定量加强;最后通过实际工程的应用,验证了裂缝控制技术的优化效果。

在役钢筋混凝土变电构架耐久性调查与分析

为了解在役混凝土变电构架结构耐久性问题,对1970年以来山东省和山西省共38例在役变电构架外观现状、构件节点拼接、保护层厚度、混凝土强度、钢筋锈蚀情况等进行了调查,基本得到了不同地域、不同使用年限混凝土结构耐久性问题的分布情况。结果表明:变电构架主要耐久性问题是混凝土碳化、混凝土构件裂缝、钢板圈/钢筋锈蚀等;混凝土表观强度普遍高于原有强度设计值,但构件脆性严重;混凝土保护层厚度沿构件环向分布不均匀现象明显;得到了混凝土变电构架的合理应用范围和维护加固建议。

塔背回填对混凝土进水塔结构静动力响应影响分析

为分析某枢纽工程中混凝土进水塔结构在塔背回填条件下的静动力响应,根据已知条件和合理计算假定建立三维有限元计算模型;对塔体在不同工况条件下采取振型分解反应谱法进行静力和动力计算,分析塔体混凝土结构变形与应力的大小和规律;并对塔体在塔背有无回填两种情况下进行静动力特性比较,以此来研究塔背回填对塔体静动力响应的影响程度。结果表明,良好的塔背回填可以对进水塔塔背形成有效的约束,对增加结构整体的稳定、减少变形和增强抗震性能有重要作用。

隔离开关与支架体系风振响应

运用有限元软件建立了精细化开关设备与支架体系模型,分别研究了开关设备与支架体系有限元模型的动力特性,建立了开关设备与支架体系结构的数值风洞模型,针对开关设备与支架体系的体型系数,开展了不同风速和不同角度下开关设备与支架体系随机风振响应分析。研究结果表明,规范计算的体型系数偏于保守,设备支架在不同风攻角下的风振系数存在明显差异,对于斜风向角情况规范给出的风振系数建议值偏小。

暗柱对某变电站混凝土墙体收缩性能的影响研究

以某地下变电站工程混凝土墙体为工程基础,进行了墙体内存在暗柱时的收缩应力分析,并与墙体内无暗柱的情况进行对比。得出如下结论:施工阶段,墙体有、无暗柱时的墙体收缩应力分析结果相差不大;当墙体内存在暗柱时,施工期收缩裂缝主要分布于墙体与暗柱的交界处。

构造配筋率对墙体收缩性能的影响研究

为研究“成熟度法”在混凝土土墙体收缩预测中的应用,以及墙体构造配筋率对墙体收缩性能的影响,文中首先应用有限元分析软件DIANA,采用综合考虑混凝土收缩、成熟度的建模方法,并与试验结果进行对比,结果表明综合考虑混凝土收缩、成熟度的建模方法有一定的准确性、可行性和安全性。其次,以某地下变电站工程混凝土墙体为工程基础进行不同构造配筋率下墙体的收缩应力分析,并在一定范围内,增加构造配筋有利于防治混凝土墙体施工期间收缩裂缝的发展。

隔离开关与支架体系风振实测与响应分析

基于现场实测和数值模拟,开展隔离开关与支架体系的动力风振实测与响应分析。基于计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)模拟,研究隔离开关与支架体系的体型系数,并与规范计算结果进行对比分析;基于隔离开关与支架体系风振响应分析,开展风振系数数值模拟值与规范建议值的对比研究。研究结果表明:基于规范计算的格构式支架体型系数明显偏大,规范计算的体型系数相对保守;动侧结构的平均振动水平高于静侧结构,触头端部和结构顶部的位移响应明显高于支架顶部;设备支架在不同风攻角下的风振系数存在明显差异,其中60°风攻角下最大,对于斜风向角工况下规范给出的建议风振系数偏小。本研究结果可以为隔离开关与支架体系抗风设计提供科学依据。