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。

基于机器视觉的角钢塔螺母识别定位方法研究

组塔施工中螺栓紧固工作量巨大,螺栓的紧固性很大程度上决定了整体铁塔的防振动性能以及整体的结构稳定性。为实现输电线路机器人自动紧固角钢塔中螺栓的功能,文章对螺母识别检测技术开展了研究。首先应用YOLO V5对工业相机采集的图像进行初定位,处理螺母子图像;然后,采用Canny边缘检测算法得到螺母边缘;最后,利用霍夫圆检测算法对螺母内圆进行检测,通过局部纹理特征信息进行加权投票,确定螺母内圆区域,并将螺母内圆圆心作为待紧固螺母中心位置。实验结果表明,对于3072×2048 pixels的图像,行、列定位误差均可以达到10 pixels以内,且本文算法对增加了不同概率密度的椒盐噪声图像中心定位准确度和定位效果依然具有较强的鲁棒性。研究成果能够快速实现对螺母的精确定位,定位精度较高,检测速度快,具有较强的实用性。

基于Transformer和注意力机制的角钢塔螺栓缺陷检测模型

螺帽缺失、螺栓缺失是角钢塔建设阶段常见的结构缺陷,但由于特征区分度低现有目标检测算法对螺栓缺陷检出率较低.针对这个问题,首先基于Transformer对卷积特征进行特征编码提出了全局信息提取算子,其次通过通道注意力机制自适应组合候选检测框多尺度缩放后引入的局部背景信息,最后基于图像分割与背景融合对螺栓缺陷样本进行数据扩增.消融实验表明上述策略均能有效提升螺栓缺陷检测效果且相互不排斥,与其他典型算法对比验证了本文算法的先进性.

架空输电线路新规范对500 kV角钢塔结构的影响研究

基于架空输电线路新规范DL/T 5551—2018[4]、DL/T 5440—2020[5]及DL/T 5486—2020[6],对白鹤滩水电站送出工程10 mm、15 mm、20 mm(重冰区)及30 mm四种典型冰区的500 kV角钢塔结构进行了对比研究,系统地总结了新规范对500 kV角钢塔结构的影响及其程度,有针对性地提出了采用新规范对500 kV角钢塔结构进行校验加强的重点。研究成果可作为对500 kV架空输电线路角钢塔结构进行新旧规范对比分析的参考,也可作为对已建500 kV架空输电线路采用新规范进行改造加强的借鉴。

一种角钢塔设备快速固定装置

本项目主要对各类设备固定结构进行分析研究,设计适用于高空作业的夹具结构和快速锁紧机构,并针对现有设备固定存在的问题提出解决方案。通过完成快速固定装置的整体试制,验证了该装置的可行性。

单回路T接角钢塔在110 kV输电线路设计中的应用

结合实际工程,介绍了110kV架空输电线路设计中,采用单回路耐张角钢塔进行输电线路T接的应用效果:在普通单回路“干”字型耐张角钢塔下侧导线横担的下方,垂直方向处再增加一组导线横担,成“十”字排列;通过增加一组导线横担,实现了在单回路耐张角钢塔上对架空输电线路中的T接问题,输电线路T接过程中,导线始终保持三角排列,角钢塔结构受力更加合理。通过合理选择线路T接方式,使设计方案更加合理,在大幅节约角钢塔占地的同时,相应工程经济技术指标更优,并使输电线路停电时间更短,施工作业更加方便。

地面角钢塔及楼顶角钢塔的基本自振周期研究

角钢塔基本自振周期计算影响到风荷载及地震作用计算,自振周期与结构质量和刚度的分布情况相关。通过求解刚度矩阵和质量矩阵可得到角钢塔的自振周期,计算时应考虑角钢塔平台的设置位置、数量以及下部建筑物的影响。为此建立有限元模型,计算分析各种情况下的角钢塔自振周期。计算结果表明,顶部平台对自振周期影响很大,且平台高度越大对自振周期影响权重越大;下部混凝土建筑对自振周期影响很大,自振周期计算时应考虑整体结构的影响。混凝土建筑物高度大于角钢塔时,可直接选取混凝土结构自振周期作为角钢塔自振周期。根据计算结果拟合得到的简化公式,对角钢塔的设计具有参考价值。

台风风场下角钢塔风振特性风洞试验研究

按照相似准则,设计制作了精细的角钢输电塔气弹模型,基于过境台风气象资料和台风风场模型确定了工程所在地区的风场参数,并进行了B类风场和台风风场的测振对比试验,研究了台风风场作用下角钢塔的风振特性。试验结果表明:两类风场作用下,角钢塔的风振特性基本相似,各风向角下除了塔身整体双向弯曲振动外,还伴随了较明显的塔头扭转振动,导致各工况下横担端部测点的加速度响应约为相近高度塔身的1.56～2.45倍,因此长横担角钢输电塔的风致扭转振动值得注意;相比B类风场,台风风场的高湍流特性导致顺风向风振响应增大明显,为B类风场的1.3～1.6倍,但横风向风振响应增大并不明显,这也说明横风向风振响应主要与结构本身特征湍流相关,与来流的湍流度相关性较弱。

1000kV角钢塔地震模拟振动台试验研究

为分析地震作用下1 000 kV特高压角钢输电塔动力反应特点以及导、地线质量对该塔架结构动力反应的影响,开展地震模拟振动台试验。选取4种不同类型的地震动输入,针对单塔及单塔悬挂集中质量进行8度烈度水准下的动力反应测试。试验结果表明:该型输电塔悬挂集中质量块后顺线路方向自振频率降低了2%,横线路方向自振频率降低了17%。对于绝缘子采用V型悬挂方式的杆塔结构,在计算塔动力特性时,垂直线路方向需考虑绝缘子连接方式及导线质量的影响。因该型输电塔结构横担较长,高宽比较小,地震反应有显著空间耦合性,地震作用下结构的扭转反应较易激起。总体而言,导线质量对输电塔抗震是有利的,塔线体系动力分析时考虑导线质量的影响将会更加真实地估计结构杆件内力。

角钢塔K形节点弯矩-转角曲线研究

为研究特高压角钢输电塔K形节点的弯矩-转角关系,进行了5个足尺的节点试验。试验结果表明:此类节点通常因连接主角钢和节点板的螺栓被剪断而达到极限弯矩。参数分析表明:在其他条件相同的情况下,螺栓个数对节点的极限弯矩和初始转动刚度影响很大;此类节点的形状系数的分布范围为1.97～2.10,绝大部分集中在2附近。并拟合出以上各参数的计算公式。对比表明,Kishi-Chen幂函数模型能够较准确地反映此类节点的弯矩-转角关系。

节点刚度变化下角钢塔静力和风振响应分析

使用有限元分析软件ANSYS,研究节点刚度对自立式角钢塔结构静力性能和风振响应的影响,主要研究内容有:采用线性滤波法中自回归AR模型和MATLAB编程模拟了脉动风速时程;建立考虑节点刚度的角钢塔模型;研究了静力和风振作用下节点刚度对结构内力和位移的影响。分析结果表明:节点刚度对角钢塔的静力性能和风振响应影响显著。

高强角钢塔双肢连接受压主材构件稳定性能研究进展

铁塔结构使用高强钢,能减轻结构自重,降低造价,节约能源,利于环保,具有良好的经济和社会效益.介绍了国内外学者针对高强钢铁塔双肢连接主材受压构件稳定受力性能方面取得的研究成果,从高强钢初始残余应力、钢材强度等级、板件局部屈曲性能、构件端部约束,以及构件整体失稳与板件局部屈曲的相关性等方面,分析了影响其稳定受力性能的因素及原因,为此类铁塔结构进一步的研究及设计提供参考.

±800kV同塔双回输电线路十字组合角钢塔承载力真型试验

SJ30102十字组合角钢塔是我国第1基±800kV直流特高压双回路真型试验塔,塔总高75.5 m,塔重176.8 t。SJ30102试验塔顺利通过了大风、安装、覆冰、断线等7个工况的荷载试验,45°大风超载工况下,加载至设计荷载的134%时,十字组合角钢受压失稳破坏。试验结果表明:主材轴力计算值与试验结果相吻合,计算模型合理;考虑填板布置形式的十字组合角钢稳定承载力计算值与稳定应力实测值吻合较好,计算方法合理准确,DL/T 5154—2012关于十字组合角钢稳定计算方法过于保守;一字型填板布置形式,能够减轻塔重约3%,填板及螺栓计算方法安全可靠;十字组合角钢主材与斜材的新型连接形式,能够提高2个分肢角钢的协同工作性能,受力均匀性较好。

角钢塔中斜材的布置方式对其极限承载力的影响研究

采用通用有限元分析软件ANSYS,对角钢塔中不同布置方式的斜材进行有限元分析,使用壳单元建立4种斜材布置方式的有限元模型,考虑节点板厚度的影响,经过非线性屈曲分析得到各构件的极限承载力。通过对4种布置方式下构件极限承载力的比较发现,斜材布置方式对构件的极限承载力有较大影响,采用现行规范计算得到的构件承载力有时会过于保守。

基于ANSYS的输电线路角钢塔连接节点装置分析

为解决输电线路建设过程中铁塔根开和基础根开不对应造成的改造费用巨大问题,提出一种新型的塔脚板连接节点装置,通过有限元分析,掌握了其受力状态和结构性能。新型连接节点装置加工方便、安装便利,对下部基础不产生任何影响,对上部塔腿的微小改造可产生较大的经济效益。

输电角钢塔带电焊接加固技术研究

本文采用焊接技术对输电角钢塔进行加固，是提高角钢塔承载能力的有效手段。根据输电角钢塔结构特点，研究了适宜输电塔现场加固的焊接方法以及角钢塔部件焊接加固型式。分析了输电塔带电加成套工艺特点与应用情况。实践表明，采用焊接技术对输电塔进行加固具有诸多优点和广阔的应用前景。

输电线路角钢塔焊接质量现状分析

输电线路角钢塔焊缝焊接等级在标准中规定由设计单位给出,由于现阶段设计图示中对焊接质量要求不明确,致使在制造过程中厂家只注重外观质量,忽视了内部质量有效监管。通过对相关标准条款解读分析及现场检测案例验证,分析角钢塔制造焊接现状,提出了解决方案,为提高输电线路角钢塔行业焊接质量起到了促进作用。

基于数字孪生的角钢塔攀爬机器人系统研究

电网数字化建设管理将成为电力行业的发展趋势,作为电网输变电工程建设的重要组成部分,角钢塔智能化运维变得越发重要。为监测角钢塔的健康状况,实现角铁塔巡检等高空危险作业,提高工作效率,研究和开发角钢塔攀爬机器人具有重要意义。数字孪生是面向工业物联网的智能化应用,是连接物理世界与信息世界的桥梁与纽带,在角钢塔攀爬机器人的建模开发、智能作业、人机交互等多方面提供更加实时、智能、高效的服务。因此,为了给研究和开发角钢塔攀爬机器人提供一种新的方法,提出了基于数字孪生的角钢塔攀爬机器人系统理论架构,实现了角钢塔攀爬机器人数字孪生模型与物理实体之间的虚实映射与实时交互,并构建了数字化的角钢塔攀爬机器人系统平台。

考虑螺栓间隙的窄基角钢塔节点强度分析

文章以某输电线路110 kV混压窄基角钢塔结构为研究对象,采用2个尺度建立了输电塔结构的整体结构模型与关键节点局部力学模型。首先采用有限元法对角钢塔整体结构按照杆梁结构体系作受力分析,然后将研究的节点从整体模型分离,提取节点区域各杆端的内力和位移作为局部模型的力和位移边界条件,建立了考虑节点螺栓连接细节的局部结构分析模型;采用三维实体单元有限元法研究了不同螺栓间隙下节点板处的变形和应力场。文中对角钢塔结构提出的分析方法和其节点局部力学性能评估结果可为节点螺栓连接精细加工提供参考。

关键位置螺栓脱落对角钢塔抗风性能影响分析

角钢塔螺栓长期在交变横纵向荷载的作用下会发生松动脱落,最终导致角钢塔整体刚度的衰减,进而对角钢塔变形和受力产生极大的影响.对此,利用ANSYS有限元软件,分析螺栓脱落对角钢塔这两项性能的影响变化.首先,利用BEAM188梁单元建立节点刚性连接的角钢塔模型作为对比模型,并加载确定刚接模型的关键受力位置.其次,在受力关键位置实体建模,与宏观模型结合成存在螺栓脱落一致多尺度的角钢塔模型,最后利用增量加载法研究各工况组合条件下角钢塔模型的变形和受力情况.