Steel Tower Design for 500 kV Power Line in Indonesia

This paper briefly introduces the designand test of steel towers for 500 kV power linein Indonesia by our Institute. It specifiesdesign criteria, tower configurationarrangement and constitution, calculationand analysis of steel towers and the tests onthree prototypes. Experience obtained fromthis work, together with some opinions on theapplication of American "Guide for Designof Steel Transmission Towers", is presented.

支撑节点板对铰接框架梁柱附加弯矩的影响

为研究产生层间变形时支撑的节点板对钢框架梁柱铰接节点产生的转动约束能力及在梁柱中产生的附加弯矩,并揭示这种附加弯矩对梁柱设计的不利影响,利用ANSYS通用有限元程序中的壳单元建立了单斜支撑框架结构的单层单跨模型,分析了附加弯矩与层间侧移的关系.按支撑受压和受拉时两种状态,分别研究了节点板厚度、边长和柱轴压比、钢材强度等关键因素对铰接框架梁柱附加弯矩的影响规律.分析表明:梁柱附加弯矩随层间侧移的增大而增大,若节点板尺寸较大,甚至会迫使节点板边缘处的铰接梁柱形成塑性铰;弹性阶段支撑受压时的附加弯矩小于支撑受拉的情况;梁柱附加弯矩随柱轴压比增大有减小的趋势.依据统计参数分析的量化结果,给出了附加弯矩在梁柱设计中的建议取值.

焊接工字形钢支撑等幅轴向反复循环荷载下低周疲劳性能试验

在两端铰接ST12材质焊接工字形钢支撑等幅轴向反复循环荷载低周疲劳性能试验基础上,进行了Q235材质焊接工字形钢支撑低周疲劳性能试验.分析了2种材质的共47根支撑在试验载荷下的最大横向变形和最大抗压承载力特性,验证了文献及规范方法的可靠性.在假设加载幅值、试件几何特征以及钢材屈服强度对支撑低周疲劳寿命影响相互独立的基础上,提出了估算支撑低周疲劳寿命的经验公式.分析表明,翼缘宽厚比越小,长细比越大,加载幅值越小,屈服强度越低,支撑低周疲劳寿命越高.由于在地震作用时支撑构件位移时程不可预知,设计支撑时除应严格限制翼缘板件宽厚比外,还应适当采用低屈服点钢材及适当放宽某些现行规程对长细比的限制,以避免支撑过早断裂.最后,根据支撑不同损伤阶段的累积耗能比,指出可偏于安全的采用阶段Ⅰ的寿命估算公式来预估支撑的低周疲劳寿命.

蒙皮支撑的钢构件静力工作性能研究

提出了蒙皮支撑钢构件静力工作性能的非线性有限元分析方法，用该方法分析了蒙皮支撑梁和蒙皮支撑柱的基本受力性能，并考虑了多种因素对蒙皮支撑构件性能的影响。分析结果表明，蒙皮对构件的侧向支撑及扭转约束作用可以大大改善构件的静力性能并提高构件的承载力。

Q235焊接工字形钢支撑的低周疲劳性能试验及数值模拟

对19根Q235材质焊接工字形钢支撑进行了等幅轴向循环位移作用下的低周疲劳性能试验,基于观测到的翼缘出现可见裂纹时的循环次数提出了估算支撑低周疲劳寿命的经验公式。在试验基础上,对支撑滞回性能和低周疲劳性能进行了数值模拟。试验及数值模拟结果表明:试件在第1个弹塑性循环受压时就发生了出平面的整体失稳;从第3或第4个循环开始,支撑的抗压、抗拉承载力及单循环耗能进入到稳定退化阶段。将试验及数值模拟得到的支撑稳定承载力及跨中最大横向变形与相关规范、文献计算结果进行了对比,证实了相关规范、文献的可信性。总体上,数值模拟结果与试验结果吻合较好,但离散性小于试验结果。在数值分析得到的应力-应变结果基础上,利用2种临界面损伤模型预测了支撑裂纹萌生时的低周疲劳寿命,预测的裂纹萌生位置与实测位置一致,预测结果基本位于实测结果的3.5倍分散带以内,偏于安全一侧,同时发现残余应力对支撑的低周疲劳寿命基本没有影响。

高强钢组合K形偏心支撑钢框架震后修复试验研究

高强钢组合K形偏心支撑钢框架通过低屈服点耗能梁段的弹塑性变形耗散能量,结构破坏主要集中于此,可通过更换耗能梁段完成结构修复。为研究替换构件法修复这种结构的可行性和修复后结构的抗震性能,先对1榀单层单跨1/2缩尺的高强钢组合K形偏心支撑钢框架进行循环加载试验;将已加载破坏的试件进行更换耗能梁段修复,再对修复后的试件进行循环加载试验。试件破坏模式和主要抗震性能指标的分析结果表明:采用替换耗能梁段法修复这种结构是可行的,且修复工作量小,有利于尽快恢复正常;修复后的极限承载力与原试件相当,但延性系数略有降低;相同层间位移角下二者耗散能量差别不大,但修复后的耗能梁段转动能力不及原试件。

曲弦下承式钢管混凝土桁梁桥加固方案研究

郑州市北三环路彩虹桥为(122+62+62+122)m简支曲弦下承式钢管混凝土桁梁桥,为改善其目前运营服务能力,提出6种加固改造方案,针对各加固方案进行仿真计算分析。计算结果表明:简支变连续体系改造使主桁端部出现应力集中现象,不适用于该桥改造;在改造横撑的基础上增设跨中吊杆是减小横梁跨中相对变形的有效途径;增设边纵梁和外吊杆可有效改善横梁悬臂端变形,提升悬臂段桥面承载力;增大腹杆截面可明显提高62m跨径桥梁的整体刚度和横梁局部刚度,有效降低腹杆的应力幅;加强纵向预应力可有效降低桥梁的下弦杆变形,但对横梁相对变形影响不大。综合运用横撑改造、增设跨中吊杆和外吊杆、增大腹杆面积、加强下弦杆纵向预应力等几种改造措施使桥面变形明显改善,62m跨径桥梁整体结构刚度得到有效提高,腹杆最大应力显著降低,上弦杆最大应力仍有足够的安全储备。

ST12材质焊接工字形钢支撑滞回性能数值模拟

为研究罕遇地震情况下钢支撑的滞回性能,在已有试验研究的基础上,开展了数值模拟研究。详细分析了失稳发展过程及失稳形式、最大抗压承载力、屈曲后承载力、跨中最大横向变形、循环累积耗能等性能指标。总体上,数值模拟结果与试验结果及相关规范、文献结果吻合较好,且数值模拟结果的离散性要小于试验结果,验证了数值模拟分析的可信性。基于此,可得出推论:有限元可较精确地模拟支撑试件表面的应力应变分布,为后续基于应力应变进行支撑的低周疲劳损伤分析奠定了基础。

钢框架—偏心支撑结构的高等分析

钢框架—偏心支撑结构是高层钢结构中常用的结构形式,文章提出了一种新的钢框架—偏心支撑结构的高等分析方法,此方法考虑了残余应力、几何初始缺陷、剪切变形和轴力的影响,编写了相应的高等分析程序,分析了钢框架—单斜杆偏心支撑结构,并与其它非线性软件的计算结果进行了对比分析.

新型抑制屈曲支撑构造及稳定性研究

简述了传统抑制屈曲支撑的发展情况,对同济大学结构稳定与监测课题组提出的新型抑制屈曲支撑的力学构造进行了分析,同时通过相关公式的推导与讨论,研究了其在轴力作用下的稳定性能。另外,还就该新型抑制屈曲支撑内外管合适间隙、内外管刚度要求等问题进行了研究探讨,为其在网架、网壳结构失稳监测中的应用提供了理论依据。从研究分析可知,该新型抑制屈曲支撑作为监测构件是可行的。

ST12材质焊接工字形钢支撑低周疲劳性能模拟及分析

前期的滞回性能模拟证实有限元可较精确地模拟ST12材质焊接工字形钢支撑试件表面的应力应变分布。采用基于应力应变的3种临界面损伤模型预测了支撑的低周疲劳损伤及寿命,结果表明临界面法可较精确预测裂纹开裂位置,预测结果均低于试验结果。基于临界面法的预测结果回归了寿命估算公式,并与基于试验结果的估算公式进行了比较分析,证实了影响支撑低周疲劳性能的主要因素是长细比和翼缘宽厚比。建议设计支撑时在满足"小震"不失稳的前提下,在规范允许的范围内,尽量采用具有较大长细比和较小翼缘宽厚比的支撑,以延长支撑的低周疲劳寿命。

轻型建筑钢结构的檩条设计

轻型建筑钢结构的檩条布置和设计 ,对整体结构的安全性和经济性有十分重要的意义。本文从强度、稳定、附加内力计算和刚度等几个方面详细叙述了檩条的设计方法 ,并讨论了与该设计方法相适应的构造措施。

蒙皮支撑的钢构件非线性静力分析

本文提出了蒙皮支撑的钢构件在静力荷载作用下的几何非线性分析方法．钢构件、蒙皮和连接件分别被离散成空间薄壁梁柱单元、正交各向异性壳单元和连接单元．采用修正的拉格朗日描述建立结构的非线性平衡方程，利用柱面弧长增量法并在每一增量步中采用修正的牛顿－拉夫逊方法进行迭代来跟踪平衡路径．通过若干算例验证了程序的正确性后，对几个试验模型进行了分析，结果表明本文提出的方法可以对蒙皮支撑的钢构件进行几何非线性分析，且计算结果与试验数值吻合良好．

蒙皮支撑的钢构件静力分析的有限元方法

本文建立了分析蒙皮支撑的钢构件静力性能的有限元方法．该方法将钢构件离散成空间薄壁梁柱单元，将蒙皮离散成等效的正交各向异性的壳单元，并将钢构件与蒙皮之间的连接件作为连接单元．本文又用所建立的有限元方法对一些实验模型进行了分析．并将计算结果与试验结果进行了比较，二者在线性阶段吻合较好．说明本文建立的方法可以有效地分析蒙皮支撑的钢构件．

新型抑制屈曲支撑极限承载力分析

简述了新型抑制屈曲支撑的发展情况,对同济大学结构稳定与监控课题组提出的新型抑制屈曲支撑建立了简化的力学模型,并据此采用有限元软件对其进行建模分析,得到不同截面与长细比的新型抑制屈曲支撑在轴力作用下的极限承载力。通过将分析值与内管按规范方法的极限承载力计算值相比较表明,新型抑制屈曲支撑能有效提高承载力,也为该新型支撑在网架、网壳结构失稳监测中的应用提供了初步的设计理论。

北京天文馆新馆有限元分析

北京天文馆新馆采用以钢骨混凝土框架 -支撑结构为主的新型抗震结构体系。该工程结构体系复杂 ,应用ANSYS有限元分析程序对天文馆新馆进行了静、动力反应分析计算 ,为结构构件设计提供依据。着重讨论了地震作用下支撑构件的耗能作用 ,得出一些指导工程实践有益的结论。

天津海河蚌埠桥构件性能试验研究

天津海河蚌埠桥为空间钢结构桥梁,平面呈反对称结构,主桥结构和两侧行人辅桥结构由空间纵、横拱网状构造支撑并提供连接。指出各个支座具有不同的受力特点,通过试验获得支座的承载能力系数,来评价设计的安全性。另外通过1∶2.5模型试验,获得了大吨位支承构件的极限承载力和关键部位的位移及应变,分析该桥的安全性。蚌埠桥采用了铝合金桥面板的结构形式,利用静力加载试验、振动特性试验、冲击荷载试验、疲劳试验以及耐腐蚀试验,验证了铝合金板满足使用要求。

关于钢结构抗震设计中轴心受压支撑长细比问题的讨论

在简要阐述钢结构稳定理论的基础上,结合有关规范和试验资料,讨论钢结构抗震设计时轴心受压支撑构件的长细比限值及抗震承载力验算时不同钢种的长细比修正问题,指出在弹性屈曲范围的长细比不应进行钢号修正。

V型偏心支撑钢框架滞回能需求层间分布影响因素

采用不同地震波对10层3跨、15层3跨、20层3跨等3种V型偏心支撑钢框架结构进行了地震能量分析,研究了地震动特性和结构特性对滞回能层间分布及各构件耗能的影响。结果表明,地震动加速度峰值对滞回能层间分布及各构件耗能的影响较大,地震动频谱特性、持时及结构特性对滞回能层间分布的影响较小;滞回能在总输入能中的百分比受结构阻尼比的影响较大,但阻尼比不改变地震下结构总耗能的大小。

刚性开口薄壁钢构件的不均匀扭曲

对于具有恒定开口横截面,沿长度方向用横肋加强的薄壁结构构件,当处在连续不均匀扭曲、或放置于winkler弹性流动介质中时,可以根据平衡的微分方程建立一般的解决方法。对于一般的情况,方程可通过拉普拉斯变换获得,以一个封闭的广义函数的形式获得解决方法,包括非均匀扭曲位移内力及其沿构件长度方向的影响线。对于单跨和连续Ⅰ型截面构件,评估了加强肋(横肋和环形肋)对约束扭曲位移和内力及影响线的作用。为了验证加强构件的理论模型,对沿长度用横肋和环形肋加强的Ⅰ截面构件进行了试验,讨论了其非均匀扭曲试验的结果。试验结果证实,当横肋直接加在Ⅰ截面翼缘上时,由于翼缘的变形,加强效果很差。这种变形很容易消除,通过改进,把横肋加到腹板上即可。通过改进横肋的方法可以有效地加强开口的薄壁构件,加强的效果类似于环形肋加强的效果。