不同流场下钢管输电塔塔身气动力特性

根据SZ27102钢管输电塔塔身1/3高度处的典型节段截面尺寸,设计制作不同密实度和宽高比的塔身节段模型及迎风面单片桁架模型.分别在均匀层流场和均匀湍流场下开展高频测力风洞试验,获得迎风面单片桁架体型系数、背风面荷载降低系数和塔身节段体型系数等气动力参数.结果表明,高湍流度来流条件会导致单片桁架体型系数的减小以及背风面荷载降低系数的增大,从而导致2类流场下钢管塔塔身节段体型系数较接近.对于单片钢管桁架体型系数,中国规范推荐取值总体小于试验值,且当密实度较小时偏小程度较明显,建议规范考虑密实度对单片钢管桁架体型系数的影响,适当提高单片钢管桁架体型系数;对于背风面荷载降低系数,中国规范取值大于试验值,也大于英国规范取值,建议中国规范对钢管输电塔背风面荷载降低系数做部分调整.

钢管输电塔塔身及横担角度风分配系数研究

为研究全方位风作用下不同密实度和宽高比的塔身和横担角度风分配系数。文中以塔身和横担模型进行高频天平测力风洞试验并给出推荐值为设计提供依据。结果表明塔身角度风分配系数规范值在75°风向角下较试验值偏小,在45°风向角下偏大。横担方向角度风分配系数nx与密实度和宽高比相关度较大,为相关研究提供参考。

钢管混凝土输电塔地震易损性研究

钢管混凝土输电塔,由于混凝土与钢管相互作用,使得其地震易损性不同于普通混凝土输电塔。为了对比研究它们的地震易损性区别,从材料本构模型层面考虑钢管与核心混凝土的相互作用,使用有限元软件OpenSees建立钢管混凝土输电塔模型,对其进行结构响应分析,并进一步采用增量动力分析方法绘制输电塔在多遇、设防、罕遇和极罕遇地震时的易损性曲线,定量分析出地震的第一周期谱加速度对于钢管混凝土输电塔失效概率的影响,同时与普通输电塔的地震易损性结果进行对比。研究结果表明:钢管混凝土输电塔在多遇、设防、罕遇、极罕遇地震作用下均不易发生严重破坏和倒塌,钢管混凝土输电塔出现倒塌时的Sa(T1)多位于1.0g~1.4g;随着地震强度的增加,钢管混凝土输电塔相较于普通输电塔的抗震性能更差。

大直径钢管混凝土输电塔浇筑过程结构稳定性分析

近年来,钢管混凝土输电杆塔不断应用到大跨越输电工程的建设中,随着钢管混凝土构件直径不断增加,混凝土浇筑量也随之增长,养护过程不可控制,其施工浇筑过程对结构安全稳定性的影响较难评价。文章通过有限元分析方法,针对池州大跨越钢管混凝土输电杆塔,对其浇筑过程中结构的应力场以及混凝土水化的温度场进行数值仿真,随后对该大直径钢管混凝土施工过程的稳定性进行分析,以期为该超高大跨结构施工方案以及今后此类工程的设计提供科学参考。

格构式钢管输电塔风振系数研究

1000kV同塔双回输电塔平均高度超过100m,结构设计中需要考虑风荷载的动力效应。由于输电塔的外形不规则和分布多处较大集中质量,直接利用荷载规范计算其顺风向风振系数会存在较大误差。根据输电铁塔的结构特征,在荷载规范计算方法基础上,提出适用于输电铁塔的风振系数的理论计算方法。并制作1/25的刚性模型,在均匀流场的风洞中进行天平测力试验,获得铁塔的体型系数和静力风荷载;采用有限元方法分析动力特性,制作1/50的气弹模型,测试Davenport风速谱下的风振响应,得到铁塔的动力风荷载。对风洞试验、荷载规范及理论算法的风振系数结果进行了比较。研究推荐的风振系数理论计算方法及取值反映了结构外形的变化,与试验值接近。

考虑主材节点刚域影响的钢管输电塔变截面梁单元有限元模型

为了准确、快捷地计算加劲板和连接板形成的主材节点刚域对输电塔受力的影响,将考虑节点刚域影响的主材视为若干段段不同截面梁单元的组合。首先,推导了主材两端节点刚域横截面转动惯量和面积的公式;然后,根据能量原理,推导了变截面梁单元的单元刚度矩阵,并采用C++语言将它引入开源有限元软件Open Sees;最后,将主材及节点刚域采用变截面梁单元,常截面梁单元,变弹性模量梁单元及壳单元离散的有限元模型计算结果和塔架试验的实测结果进行对比。结果表明:常截面梁单元会低估主材的弯矩和最大正应力,而变弹性模量梁单元会低估输电塔的挠度,均会使设计偏于不安全;变截面梁单元和壳单元的计算结果均实测结果很接近,但前者计算量远小于后者。可见:变截面梁单元有限元模型兼顾了计算效率和精度。

输电钢管塔体型系数风洞试验研究

对1 000 kV淮南—上海特高压输电线路钢管塔(SZT2塔)的塔身和横担模型进行了高频测力天平风洞试验,得到了作用在模型上的平均风荷载和体型系数。试验结果表明:15°、75°是对输电钢管塔的最不利风向角;对于输电钢管塔塔身和横担,钢管杆件体型系数分别取为0.80、0.85能满足设计要求。

钢管组合大跨越输电塔结构动力特性研究

利用有限元分析软件ANSYS建立了钢管组合大跨越输电塔SZK系列的杆梁混合分析模型,采用子空间迭代法得到了结构的前5阶模态,对比以实测所得的周期近似公式,经过修正得到了该类结构的不考虑导地线影响的更加精确的第一阶周期计算公式.文章进一步考虑导地线的影响,研究不同垂直档距下输电塔的动力特性,了解了结构动力特性的变化特点,并引进考虑导地线影响的周期放大系数,修正了第一阶周期计算公式.分析研究对输电塔的抗震、抗风设计有一定参考意义.

高压输电钢管塔柔性法兰承载性能的有限元分析

以某500 k V大跨越输电钢管塔用柔性法兰为研究对象,采用ANSYS软件建立了柔性法兰的三维有限元模型,考虑螺栓、法兰盘接触非线性,获得了轴向载荷下柔性法兰的应力和位移分布情况。通过分析载荷-位移曲线得到了法兰节点的承载力,并与试验结果进行对比,验证了有限元模型的正确性。改变柔性法兰的设计参数再进行有限元计算,得到了各设计参数对法兰节点承载力的影响规律,并据此给出了提高钢管塔柔性法兰承载力的有效措施。

输电钢管塔新型锻造法兰破坏模式研究

针对输电钢管塔采用传统锻造法兰和新型内外双层锻造法兰两种节点连接形式,选取法兰盘厚度、螺栓个数、螺栓孔中心到法兰外缘的距离及螺栓孔中心到法兰颈根的距离4个计算参数,利用Ansys软件建立了输电钢管塔法兰节点连接有限元模型,研究了在轴向拉力作用下两种锻造法兰节点的破坏模式。结果表明,传统锻造法兰有螺栓弯曲屈服、法兰颈变坡段与直坡段接触点屈服两种破坏形式;新型内外双层锻造法兰有法兰颈根屈服、钢管拉伸屈服两种破坏形式,同时法兰盘厚度、螺栓个数均小于传统锻造法兰。

输电钢管塔相贯节点非线性分析

采用通用非线性有限元软件MSC.Marc,建立了输电铁塔平面钢管相贯节点的有限元模型,在此基础上进行了强度的非线性分析,同时考虑节点支管存在偏心时节点的受力情况,综合讨论了钢管相贯节点的力学性能,最后针对节点的设计和施工提出了一些建议。

输电线路钢管塔法兰节点承载性能研究

法兰节点作为钢管结构的重要连接节点形式,其承载性能直接影响着杆件的承载力,进而影响输电杆塔的稳定。文中对柔性和刚性两种法兰节点进行分析,针对柔性法兰各部分尺寸参数变化,用ANSYS软件进行了数值模拟并建立多个有限元模型,分别研究其极限承载力。比较了法兰盘厚度、螺栓位置、螺栓数量对柔性法兰极限承载力的影响,对实际工程中用于输电杆塔的法兰设计有一定的参考价值。针对刚性法兰,以方韶站220kVSKT12双回跨越塔编号为FL5的刚性法兰为例,对其进行实体建模,研究刚性法兰的变形、破坏过程,计算其极限承载力并针对螺栓的受力状态进行了分析,得出螺栓在轴向受拉过程中为拉弯组合状态,该研究内容可为相关行业规范的完善提供参考。

输电钢管塔空间KK型管板连接节点极限承载力

空间KK型管板连接节点作为输电钢管塔中最主要的节点型式,其安全性是整个塔架结构安全的重要保证。相比较于平面K型节点,在考虑实际结构中节点空间效应后的KK型节点的受力性能更为复杂。在平面K型管板节点的试验研究基础上,对两类空间KK型管板节点展开参数化分析,重点讨论了节点几何尺寸参数和主管轴压应力比等因素对节点极限承载力的影响变化规律。结合大量有限元参数分析所得计算结果,并综合考虑各种因素对节点极限承载力的影响,提出了空间KK型管板连接节点在主管管壁局部屈曲破坏模式下的极限承载力建议计算方法。

输电钢管塔空间KK型相贯节点加强措施的研究

目前输电铁塔中的圆截面钢管应用较多,首先介绍了钢管节点的加强措施,表明内加劲环是一种很好的加强措施。然后采用有限元ANSYS软件着重对空间KK型圆钢管相贯节点加劲前和加劲后的极限承载力进行研究,通过分析比较,得出结论,为实际工程提供参考。

输电钢管塔新型锻造法兰受弯性能研究

针对输电钢管塔采用传统锻造法兰和新型锻造法兰两种节点连接形式,在ANSYS软件中选取螺栓孔中心到法兰盘外缘和颈根的距离、螺栓个数为参数,建立输电钢管塔的法兰连接有限元模型,研究了两种锻造法兰节点在拉弯作用下的受力及破坏模式。结果表明,传统锻造法兰有螺栓弯曲屈服、法兰颈屈服两种破坏形式;新型锻造法兰有螺栓弯曲屈服、钢管拉伸屈服两种破坏形式。

输电塔钢管涡激振动控制措施的风洞试验研究

为了深入研究输电塔钢管的涡激振动特性,对安装不同设计参数扰流板的输电塔钢管进行了风洞试验。验证了输电塔钢管涡激振动临界风速和最大振幅的预测公式,并得到了扰流板外形、间距、长度、肋高等参数对输电塔钢管涡激振动抑振率的影响规律。在此基础上综合考虑材料成本、制作安装成本和抑振效果对不同设计参数下扰流板的抑振性价比进行了评估,最后基于帕累托最优解法选取了考虑成本后的扰流板最优设计方案,研究结果为扰流板设计参数的取值提供参考。

约束阻尼层在输电塔风振控制中的应用

约束阻尼层是机械及航空工程中常用的阻尼减振方法之一。讨论了在1 000 kV特高压输电线路典型钢管塔应用约束阻尼层的风振控制问题。首先给出了粘弹性阻尼材料的基本力学特性和约束阻尼层的两种有限元建模方法。通过ANSYS对一简单约束阻尼层结构采用两种不同有限元模型进行数值仿真分析比较,给出了在ANSYS中准确模拟这类结构的途径。应用这一建模方法对钢管塔主材安装约束阻尼层后的减振效果进行了数值仿真。结果表明,在主材设置约束阻尼层后杆塔一阶纵向和一阶横向弯曲模态阻尼比均有较大提高,但扭转模态的模态阻尼比提高很少。时域风振分析表明,设置约束阻尼层后塔顶的顺风向加速度响应显著降低。最后从结构及阻尼层的模态应变能角度建议了阻尼材料及约束阻尼层设置部位的选取原则。

输电线路钢管塔用Q460E直缝高频焊钢管生产工艺研究

对输电线路钢管塔使用Q460E直缝高频焊焊接钢管的生产工艺中所存在的成型挤压量、焊接参数和焊后热处理工艺进行了试验研究。结果表明,焊后热处理和挤压量对钢管的焊缝组织和性能影响较大。通过对钢板挤压量及开口角度进行控制,同时把握好焊后模拟正火温度、空冷时间、水冷时间等工艺数据,将对获得良好的焊缝组织,提高焊缝冲击功有重要的帮助。通过对焊接参数及焊后模拟正火温度等参数的研究,得到了完整的生产工艺参数。

输电线路大跨越钢管塔的应用和结构设计研究

本文回顾了钢管塔结构发展以及介绍了钢管塔在行业内外使用情况,结合了钢管塔的结构特点,分析了钢管塔荷载计算和动力效应问题,并钢管塔的内力和材质的选择做了详细的概述。

输电钢管塔变坡弯管计算放样探讨

本文以220J4G301典型输电钢管塔为例,介绍一种使用Aut o CAD和Excel电子表格相结合放样钢管塔变坡弯管的方法,供业界探讨。