强度级差带颈锻造法兰试验研究

带颈锻造法兰在输电线路钢管塔上已广泛应用,但带颈法兰规格单一,与钢管受力不匹配,即承载力低的钢管连接承载力偏大的锻造法兰,导致钢管塔不经济。针对目前带颈锻造法兰的设计方法和使用情况,结合钢管塔构件的受力特性及钢管规格库,确定锻造法兰的强度级差配置方案,通过强度级差配置的Q420高强对焊带颈锻造法兰试件轴拉试验,测试了法兰和螺栓的受力特性,验证带颈锻造法兰按强度级差配置和螺栓受力修正系数的合理性,为今后钢结构设计提供了基础性研究数据。

特高压钢管塔带颈锻造法兰承载性能试验与参数分析

为了检验带颈锻造法兰安全性及合理性,针对特高压交流工程钢管塔Q345带颈锻造法兰试件进行了受拉试验,研究了不同承载力级别下带颈锻造法兰的抗拉承载性能,开展了非线性有限元分析,并与试验结果进行对比;在得到可靠的有限元模型基础上,研究了各设计参数对法兰节点受拉承载性能的影响规律。研究结果表明:各组试件的变形特征相似,即法兰连接的小直径钢管出现轴向拉伸和径向收缩现象,法兰盘轻微弯曲,法兰连接的大直径钢管变形不明显。法兰盘厚度的增加提高了法兰节点的强度和刚度,减少了法兰盘变形及螺栓附加应力;法兰颈部变坡坡度控制在15°左右为宜;法兰节点的初始刚度随螺栓预紧力的增大而增大,但节点的极限承载力变化较小;法兰节点荷载的偏心距会严重降低节点的初始刚度和承载力。研究证明,不同承载力级别下带颈锻造法兰的抗拉承载性能安全、可靠;与轴心受力相比,偏心受力会在一定程度上降低试件的承载能力。

高强度柔性带颈锻造法兰的应用研究

随着输电线路钢管塔的大型化,针对高强钢管及配套的高强带颈法兰的研究变得日益迫切。基于前期对Q345带颈锻造法兰的理论分析及试验研究成果,首次在国内开展了Q420,Q460高强带颈对焊法兰节点轴拉承载力试验研究,验证了这两种带颈对焊法兰和对接焊缝是可靠的,检验了Q420,Q460高强钢柔性带颈对焊法兰应用于输电线路钢管塔的可行性及安全性。通过试验数据分析及有限元分析发现,大小管对接法兰及钢管的变形均主要集中在小管径一侧,因此建议小管径一侧法兰设计应予以加强。通过节点试验及有限元分析还初步对比了柔性与刚性两种设计思路的Q460高强带颈对焊法兰承载性能,并提出了工程应用建议。