输电铁塔十字组合角钢构件换算长细比推导

以输电铁塔十字组合角钢构件为研究对象,在轴心受压构件弹性弯曲屈曲理论基础上,提出了考虑剪力影响的压杆临界力的换算长细比。采用填板通过螺栓连接的十字组合角钢分别简化为刚接和铰接模型,根据分肢的变形,推导出2种计算模型绕虚轴的换算长细比。根据输电铁塔中十字组合角钢的实际布置和构造形式,推导了十字组合绕虚轴换算长细比计算公式。采用有限元方法,对十字组合角钢分肢间隙对屈曲承载力的影响进行了分析,提出了十字组合角钢绕虚轴换算长细比计算公式。

国内外输电线路规范角钢构件承载力的比较研究

为了借鉴国外的先进经验,也为了国内工程设计人员正确的使用国外设计规范,选取5套国内外具有代表性的输电线路相关规范,对规范中角钢构件的受拉强度、受压整体稳定和局部稳定承载力的有关计算公式进行了比较分析。选取工程常用的Q345和Q420钢,对国内外规范的角钢构件承载力进行了定量对比。结果表明,对于受拉承载力,我国输电线路规范DL/T 5154-2002与美国输电线路规范类似,只考虑净截面屈服状态,与其他国家规范相比,轴心受拉承载力偏于保守;对于受压承载力,在考虑了整体稳定、长细比修正和局部稳定后,与国外其他相关规范相比,规范DL/T 5154-2002的受压角钢构件稳定承载力偏低。有关结论可供工程设计人员参考。

输电塔角钢构件受压稳定承载力研究

我国在电力行业的涉外工程日益增多,中外国际设计标准的比较是一个重要的课题。模拟等边角钢在输电塔中的轴心受压荷载状况,完成了66根典型截面的Q345等边角钢构件在轴压下的稳定性试验,主要研究了不同长细比、截面规格对其失效模式和稳定承载力的影响。采用ANSYS对试件建立模型进行有限元分析,考虑统一的初弯曲和简化残余应力分布。通过对比验证了模型有效性,并基于该模型进行了材料强度和角钢宽厚比的参数分析,获得了相关规律。将试验结果与中美相关设计规范进行对比,评估了规范间的差异并分析其原因,总结了等边角钢受压稳定承载力的规律,为工程应用提供参考。

输电铁塔角钢构件计算长度修正系数研究

文章从计算长度取值和长细比修正系数两方面,对不同规范输电铁塔角钢构件计算长度修正系数进行了系统介绍,并结合实例对各规范进行对比分析。结果表明,各规范杆件的计算长度取值不尽相同,并均认为交叉材中拉杆可以作为压杆的支撑,但确定杆件为拉杆的条件并不统一;各规范中长细比修正系数仍存在超过10%的差异,是造成承载力设计值差异的重要原因。

不同规范角钢构件轴压承载力计算方法比较

本文对国内外常用规范角钢构件的承载能力计算方法及其理论来源进行介绍,并结合计算实例对各规范的柱子曲线和设计值进行对比。结果表明,各规范柱子曲线相差较大,最大达到20%;当长细比较大时,ASCE/SEI 10-15《输电线路格构式钢结构设计》用欧拉临界荷载作为角钢构件轴压承载力设计值,偏于冒进。

输电铁塔用钢管及角钢构件经济性分析

以输电铁塔的角钢和钢管构件为研究对象,采用等强度理论即稳定承载力与强度承载力相等,对大规格角钢、普通双拼角钢、大规格双拼角钢、普通四拼角钢的临界长细比进行分析,提出角钢长细比取值建议及钢管构件经济性指标计算方法,在此基础上对不同钢材强度的钢管经济长细比进行分析,提出钢管长细比取值建议。分析结果表明:双排螺栓布置下4种截面临界长细比依次为33、40、33、43;钢管长细比小于40时,Q460性价比最优,长细比为40~120时,Q345性价比最优,长细比大于120时,Q235性价比最优。

负载下焊接加固铁塔角钢轴压构件的受力性能

为研究不同加固截面形式、初始负载大小对铁塔轴压角钢焊接加固后受力性能的影响,选择了方形和L形两种加固截面形式,在4档不同初始负载下进行了焊接加固角钢的轴压单调加载静力试验,得到了焊接加固后角钢的荷载位移曲线、极限稳定承载力和破坏模式.针对试验试件建立了有限元模型,进行了考虑焊接间接热力耦合方法的数值模拟计算.对比试验和数值计算结果表明:两种加固截面破坏模式为整体弯曲失稳;相对于方形加固截面试件,L形加固截面试件对于热输入的影响更加敏感,延性较差;当初始负载名义应力比不超过0.3时,可以忽略初始负载大小对加固后角钢轴压构件极限稳定承载力的影响.

爆炸冲击荷载作用下高压输电塔等边角钢构件抗爆性能试验研究

等边角钢构件因其具有受力合理、承载力高、易于安装、运输方便等优势,在高压输电塔结构中作为主要构件得到了广泛应用,研究爆炸冲击荷载作用下等边角钢构件的抗爆性能具有重要的理论意义及工程实用价值。通过静爆试验研究等边角钢构件在爆炸冲击荷载下所受到的超压荷载分布、试件损坏情况和抗爆性能。通过试验得到了角钢构件迎爆面顶部、中部、底部的超压时程曲线以及构件中部的变形形式,进一步了解爆炸冲击波的传播方式及等边角钢构件在爆炸冲击荷载作用下的受力特点。随着构件宽厚比的增大,各测点的超压峰值均呈现出上升的趋势,构件中部的残余变形迅速增大;超压峰值呈现出在起爆点与构件等高处向构件两端递减的趋势;临近场爆炸时,构件呈现出局部屈曲的破坏形态。

热轧单角钢轴心受压构件的稳定承载力

等边角钢截面为单轴对称截面,除绕非对称轴失稳为弯曲失稳外,绕其他任意轴均为弯扭失稳。不等边角钢截面为无对称轴截面,绕任意轴失稳均为弯扭失稳。钢结构设计规范(G B50017)采用换算长细比的方法将弯扭失稳等效为弯曲失稳,这种计算方法是否完善有待验证。本文采用有限元软件ANSYS,研究单角钢轴心受压构件的弯扭失稳,通过与规范进行对比分析,认为规范方法不够合理,并提出简单实用的稳定系数计算公式。

输电铁塔角钢无损加固分析与计算方法

对于运行时间较长或有扩容改建要求的服役输电铁塔,部分构件承载力不足将导致其无法满足更高的设计要求,有必要通过角钢构件加固来提升其承载性能。以输电铁塔中典型角钢为研究对象,提出输电铁塔无损加固方法,该方法采用螺栓与夹具使原构件与加固构件形成组合加固构件,组合构件对原构件不造成损伤,且结构简单、应用性强;建立细化的组合构件数值模型,研究原构件长细比、夹具间距(数量)、钢材特性对组合构件加固效果的影响,提出组合构件受压承载力计算方法。结果表明:提出的加固方法加固效果显著,加固水平最高达到56.34%;原构件长细比对组合构件受压承载力提升水平影响明显,组合构件的提升效果随着原构件长细比的增大而逐渐显著;当夹具数量为奇数个且夹具间距小于750 mm时,组合构件的加固效果最佳;加固构件的钢材特性对组合构件受压承载力和延性影响较小;提出的组合构件受压承载力计算方法与有限元模拟结果吻合良好。

热轧角钢轴压构件的稳定承载能力分析

等边角钢截面为单轴对称截面,除绕非对称轴失稳为弯曲失稳外,绕其他任意轴均为弯扭失稳。不等边角钢截面为无对称轴截面,绕任意轴失稳均为弯扭失稳。《钢结构设计规范》(GB50017-2003)采用换算长细比的方法将弯扭失稳等效为弯曲失稳,这种计算方法是否完善有待验证。现采用有限元软件ANSYS,研究单角钢轴心受压构件的弯扭失稳,通过与规范进行对比分析,认为规范方法不够合理,并提出简单实用的稳定系数计算公式。

输电铁塔设计中角钢构件稳定性计算问题的研究

现在通用的输电铁塔结构设计主要依据国家规定的《110kV^750kV架空输电线路设计规范》(GB 50545-2010)和《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》(DL/T 5154-2012),其中依据对于轴压构件的扭转失稳以及弯扭失稳做出了相应的规定。输电铁塔中常使用等边单角钢、等边双角钢的T形截面和十字形截面构件进行设计。当输电铁塔用等边单角钢、等边双角钢的T形截面和十字形截面构件进行设计时,需要根据各自的实际情况进行对角钢构件扭转失稳和弯扭失稳情况的重视。基于新钢规对于现有输电铁塔中影响角钢构件稳定性的因素做了一定的探讨,同时探究了稳定问题的主要计算方法,同时对于输电铁塔中所使用的等边单角钢、等边双角钢的T形界面和等边双角钢十字形截面构件进行了稳定性的计算。

负载下焊接加固角钢截面形式对比分析

随着20世纪90年代以来建造的大量角钢通信塔到了老龄期,需要更新和加固。目前负载下焊接加大截面加固技术已得到了广泛应用,为了寻找更有效的截面加固效果,提出了四种角钢截面焊接加固形式,通过运用有限元分析软件ANSYS在考虑焊接应力影响基础上对这四种负载下截面加固后的构件进行了数值模拟分析,得到了加固前后构件的非线性屈曲性能。结果表明:负载下焊接加固方法能显著提高加固后角钢构件的极限承载力,相比另两种截面加固形式,方形截面和十字形截面具有较高的承载力和更好的延性,为今后角钢塔加固工程设计提供参考依据。

两端偏心单角钢压杆力学性能分析

为了研究两端偏心单角钢压杆的力学性能,根据某文献资料,建立ANSYS有限元模型进行分析,有限元分析考虑了几何大变形、材料非线性。通过将有限元分析结果与试验结果进行对比验证了有限元分析的有效性。然后进行了有限元参数分析。研究表明:两端偏心单角钢的极限承载力主要受几何缺陷、长细比、宽厚比、连接板厚度的影响。

基于宏观损伤的锈蚀角钢蚀余承载力评估方法

根据角钢构件锈蚀后的宏观损伤形态,将锈蚀分成3种类型,对锈蚀几何形状和位置进行了定量描述。通过有限元仿真分析,研究了构件的受压承载力,分析了锈蚀区的锈蚀类型、尺寸以及位置对角钢构件受压承载力的影响规律。根据分析结果,提出了锈蚀角钢蚀余承载力的评估方法。

中欧架空输电线路铁塔交叉斜材长细比计算方法对标分析

[目的]为了有效规避由于国内外工程设计规范不同引起的设计质量问题,结合中国现行《架空输电线路杆塔结构设计技术规程》(DL/T 5486—2020)、欧洲标准《1 kV及以上架空输电线路通用规定》(EN—50341—2012),对输电线路铁塔角钢构件交叉斜材长细比计算方法进行对比分析。[方法]以工程中常见的有辅助材的交叉斜材布置型式为例,分别采用两种标准计算了其杆件长细比。[结果]研究表明:在计算交叉斜材同压时,中国标准采用计算长度修正系数来修正两根斜材的共同作用对受压构件稳定承载力的影响,欧洲标准采用验算两杆的受压稳定承载力之和大于或等于两杆所受荷载代数和的方法来保证构件的稳定承载力满足结构要求。[结论]在有辅助材的交叉斜材布置型式时,两杆同压且压力相等、两杆同压且压力不等、两杆一拉一压这3种情况下国标稳定承载力计算结果均小于欧标稳定承载力。

考虑多种应力的组合截面填板承载力研究

为了分析双角钢十字截面构件中填板受力性能和承载力计算方法,用3种规格不同长细比的双角钢组合截面构件足尺试验、有限元分析、板的弹塑性理论考察了填板的应力状态与双角钢构件的受力性能的关系。利用参数化有限元模型分析了构件截面规格、填板厚度等主要因素对填板受力的影响,根据其应力状态特点提出计算填板内力的合理有效的方法,并与试验和有限元结果进行对比。结果表明,建议的填板计算方法有较好的适用性,可供工程实践参考。

大宽厚比对称填板双角钢十形组合构件轴压试验与设计方法对比

对于扭转长细比大于弯曲长细比的大宽厚比对称填板双角钢十形组合构件而言,各规范采用不同方法来计算其稳定系数,填板的构造规定也有所不同,有必要结合试验实测数据,检验不同方法的计算精度和填板构造方式对承载力的影响。为此,进行了2类对称填板,共32个双角钢十形组合试件的轴压试验,得到了试件的应变、极限载荷等。试件横截面各测点应变差异较大,且破坏后轴线明显弯曲,该现象表明,虽然各试件的扭转长细比明显大于弯曲长细比,但所有试件最终发生了弯曲失稳。根据试件实测结果检验了不同设计方法的稳定系数计算精度,结果表明：扭转长细比大于弯曲长细比或试件两端之间仅有1个填板时,试件均表现出了良好的承载能力;按GB 50017—2003《钢结构设计规范》中扭转长细比确定的稳定系数远低于研究所得的试件实测值,而弯曲长细比对应的稳定系数与试验的实测值很接近;大多短角钢填板双角钢十形组合试件的轴向承载力略高于焊接填板试件,但前者的造价较低,推荐使用。

输电铁塔十字组合角钢主材与斜材连接方法试验研究

通过输电铁塔的塔架试验,对十字组合角钢主材与塔身正侧面斜材的两种连接形式进行了试验研究,对组合角钢主材应变进行测量,在此基础上对十字组合角钢轴力、稳定承载力及主材受力不均匀性进行了分析,结果表明:在相同的外荷载作用下,传统连接形式的塔架加载至设计荷载110%时,主材发生失稳破坏,新型连接形式的塔架加载至设计荷载的115%时,主材发生失稳破坏;新型连接形式的十字组合角钢两肢的受力均匀性优于传统连接形式的十字组合角钢;考虑填板布置形式的十字组合角钢稳定承载力计算方法与试验结果吻合较好,计算方法合理。