输电塔圆钢管的涡激振动气动控制研究

作为一种力学性能卓越的输电塔类型,钢管塔在工程中应用广泛。然而,当钢管塔材长细比较大且趋于水平布置时,钢管杆在风速较小时容易发生涡激振动。在长期运行过程中,这种持续反复的振动可能造成钢管塔构件的疲劳破坏,塔体结构一旦发生破坏,将直接威胁到电网的稳定运行。针对该问题开展研究,采用大尺寸真型钢管杆件,通过风洞试验分别研究了螺旋形扰流线和被动吹气套环2种涡激振动气动控制措施。分析不同螺旋线数量、螺距和不同孔厚、孔型对涡振控制效果的影响规律。研究结果表明:单螺旋线控制效果一般,三螺旋线最多可以削减97.7%的涡振,套环控制最多可以削减75.5%的涡振。文中使用足尺模型以满足雷诺数需求,实现更接近输电塔钢管真实环境的研究,为实际工程中钢管涡激振动抑制提供参考和借鉴。

330 kV双回路下引式窄基钢管终端塔的研究应用

在一些新建输变电工程中,由于地形和周围障碍物的限制,变电站无法设置出线门型构架或采用电缆出线,需采用其他出线方式。根据工程实践,研究出一种330 kV双回路下引式窄基钢管终端塔的出线方式,线路通过330 kV支柱绝缘子沿终端塔塔身下引至变电GIS出线套管,解决了户内变电站需特殊设置出线门型构架的问题,使工程整体可行,技术经济效果良好,可供其他类似工程借鉴。

基于改进核相关算法的钢管塔焊缝特征跟踪研究

针对输电钢管塔纵向焊缝焊接过程中因弧光、飞溅等干扰导致焊缝偏差识别不准确的现状,提出一种基于改进核相关算法的钢管塔焊缝特征跟踪方法。通过图像处理技术得到初始帧焊缝特征点,将最小值图像融合和核相关算法相结合,并采用自适应更新策略,解决了长时间强噪声下核相关滤波模型漂移问题。试验数据表明:该方法能够在强弧光、飞溅干扰下稳定、准确地识别焊缝点,识别焊缝误差均在0.15 mm之内,满足焊接生产实际要求,提高了钢管塔焊接的效率和质量。

火灾环境下特高压钢管塔的最小安全距离研究

为了得到森林火灾时特高压钢管塔与火场的最小安全距离,进行了森林火场火灾动力学模拟计算;研究了不同火灾场景下特高压钢管塔主材的最高温度的变化规律、火场对主材的传热规律,得到了不同高度处主材的屈服强度折减系数,给出了主材构件失效准则;研究了常遇风速下特高压钢管塔的失效规律。研究结果表明:在特高压钢管塔与火场的距离小于14m时,其主材局部可能会发生失效;在垂直高度50 m处,主材所受热辐射强度最强,主材温度也最高;在主材与火场距离由14m过渡到13m的过程中,其屈服强度下降幅度由12%变为36%;主材与火场距离大于15m时,虽然材料屈服强度受到高温影响会有所折减,但仍满足标准要求。故最小安全距离建议取15 m。

钢管输电铁塔风致振动疲劳损伤机理及其防治措施研究现状与展望

作为电力输送的重要载体,钢管输电铁塔整体呈现出高柔的特点,极易受到风荷载影响。近年来,钢管塔在风荷载作用下产生风致振动以及疲劳损伤的事故频发,进而引起铁塔结构强度下降甚至破坏,以引起国内外学者的关注。该文系统阐述钢管铁塔的风致振动和疲劳损伤性能及防治措施的国内外研究现状,总结当前研究和工程实践存在的不足以及未来可能的研究方向,可为钢管铁塔在风荷载作用下的结构设计和长期安全运行提供参考。

110 kV紧凑型钢管杆塔电磁环境影响研究

在社会建设和经济发展广泛用电的社会背景下,高压输变电工程数量日益增多,随之受城市景观和形象的需求,更多的110 kV线路在城市区域采取紧凑型钢管杆塔,以减少杆塔建设带来的突兀感,因此紧凑型钢管杆塔在城市区域电力建设成为主流。然而,110 kV架空线路建设投入使用过程中难免会产生工频电场、工频磁感应强度,这将对线路周边的电磁环境造成一定的影响。文章以110 kV紧凑型钢管杆塔输变电工程为实例,采用模式分析及类比监测方法,预测110 kV紧凑型钢管杆塔运行对其周围电磁环境的影响,为日后110 kV紧凑型钢管杆塔电磁环境影响评价提供一定的技术参考,同时为110 kV紧凑型钢管杆塔建设提供一些设计依据。

特高压输电线路钢管塔八角斜杆风致振动研究

针对1000kV特高压输电线路运行过程中钢管塔发生的风致振动现象,对SZ303~306型双回直线钢管塔内八角斜杆风致振动机理进行分析,通过计算斜杆发生振动的临界风速、共振风速及振幅,提出加装扰流板或扰流线、降低斜杆长细比与增加阻尼器等措施并评估其应用效果。

钢管杆塔起重吊环的创新设计与应用

为有效解决输电线路工程项目钢管杆塔起吊施工利用卸扣吊装钢管杆塔法兰盘时卸扣扣体易于变形而存在较大安全风险的问题,在对钢管杆塔应用背景、钢管杆塔施工工艺开展相关研究,对钢管杆塔起重吊环设备进行创新与应用研究。分析目前广泛应用的卸扣吊装钢管杆塔法兰盘存在的弊端,提出全新钢管杆塔用便携式万向起重吊环设计方案,并分析应用效益,为我国电力企业提供参考,实现钢管杆塔用便携式万向起重吊环的推广与应用,降低安全风险,提升钢管杆塔起重施工质量。

山区输电线路工程超高钢管塔组立方法研究与实践

张北—雄安1 000 kV特高压交流输变电工程线路4S004,4S005跨越乌龙沟长城,两基塔高均超过200 m,是送变电行业山区施工地形最险峻、塔高最高的高跨塔。将山区超高钢管塔组立新方法分解为抱杆本体选择及施工方法确定两部分,采用座地单动臂抱杆完成铁塔组立,实现了输电线路在复杂山区地形使用大型机械组装重型抱杆组塔施工,提高了施工效率,为今后山区超高钢管塔的组立施工积累了经验。

水下高耸薄墙爆破对紧邻钢管桩的动力影响

沉管隧道暗埋段对接端、预制干坞坞口的临时护岸多采用深水钢管桩-混凝土止水墙复合结构,所处环境及结构的特殊性使其难以采取机械拆除的方法,研究混凝土止水墙爆破拆除对紧邻钢管桩动力特性的影响具有现实意义。基于襄阳市某工程沉管对接端止水墙爆破拆除工程,采用欧拉-拉格朗日耦合方法建立三维精细化钢管桩-混凝土止水墙有限元模型,分析不同炮孔布置形式(桩间与桩侧布孔)下拆除爆破对钢管桩动力特性的影响。研究表明,不同布孔形式下,锁口钢管桩均不会倾倒,但桩间布孔更有利于螺栓剪断,能够达到拆除对象破碎坍塌、保留对象“断而不倒”、对周围环境“零干扰”的爆破效果。

低合金钢制圆管疲劳断裂的失效分析

选取某工程断裂的低合金制塔基圆管作为研究对象,采用宏观形貌分析、SEM扫描电镜及EDS微区化学成分分析、夹杂物与金相组织分析、拉伸性能分析等检测手段,对疲劳断裂基管失效原因进行综合分析。结果表明:钢管使用过程中存在受载过热,诱发局部不均匀变形,并以钢管中段内侧凸台裂纹为裂纹源,在往复交变荷载作用下,不断延展,导致了塔吊基管的疲劳断裂。

超高耸雷达塔外框大直径钢管斜柱高空焊接技术分析

某超高耸雷达塔的外部框架由钢管混凝土斜弧柱、工字钢梁、钢环梁和H型钢斜撑组成,结构高度117.9m。构件间焊接质量是外部框架形成完整结构且能可靠传力的重要保证。底部钢管斜柱的管径及壁厚较大,连接焊缝易产生内部缺陷,尤其是在高空处伴有强风干扰的不利环境下。文中通过选择合适的焊接工艺,解决了大直径钢管焊接、高空焊接的难题,确保了焊缝质量。

钢管塔内外锻造法兰及内外刚性法兰的承载力和变形性能对比分析

针对锻造法兰刚度不足的问题,提出了一种新型的锻造法兰连接形式——内外锻造法兰,基于ANSYS软件建立了内外锻造法兰的有限元模型,同时根据榕江大跨越输电塔中的内外刚性法兰的缩尺模型,建立了内外刚性法兰的有限元模型,对两种内外法兰进行了加载计算,比较了二者的位移—承载力变化。根据内外锻造法兰的受力变形特征,重新选取了内外锻造法兰的螺栓规格,并再次对比分析了内外锻造法兰与内外刚性法兰的位移—承载力性能,获得了内外锻造法兰的优点。

强震下考虑损伤累积效应的钢管塔动力响应分析

编制了考虑损伤累积效应的材料子程序VUMAT-D,并通过单根钢管轴向等幅加载测试验证了子程序的有效性。基于实际工程,建立大跨越钢管塔的三维有限元模型。采用动力时程分析方法,对强震作用下考虑损伤累积效应和未考虑损伤累积效应的钢管塔动力响应进行了对比分析研究。采用增量动力分析方法,研究钢管塔顶端位移峰值与PGA之间的关系,并提出了变量α来判断结构的抗倒塌能力和倒塌位置。最后研究了节点质量对钢管塔动力响应的影响。研究结果表明:该程序对钢管塔结构的损伤分析具有合理性和有效性;对于强震作用下钢管塔动力时程分析,应当考虑损伤累积效应的影响;节点质量对钢管塔动力响应的影响不可忽略。研究结果对于钢管塔的工作性能的评估以及震后维修加固具有重要的意义。

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。

三角形钢管塔架风载扭振分析

三角形钢管塔架是小型塔架的优选结构型式 ,但存在易产生风载扭振的缺点。通过建立与风向同相位活动坐标系的方法 ,实现了对任意风向下结构风载的分析与计算 ,给出了该塔架风载扭矩的表达式。计算表明 ,以风向变化 6 0°为周期 ,该扭矩在正、负最大值间波动。扭矩的这种变化即是塔架产生扭转振动的原因。阵风风向的急剧变化可能导致塔架发生扭转共振。作为防范结构损坏的基本措施 。

大跨越输电塔主材加劲钢管残余应力分布特点研究

加劲钢管是把纵向或横向加劲肋焊接在传统钢管内壁上而生成的一种新型构件,已计划作为大跨越输电塔的主材,残余应力对加劲钢管的性能具有重要影响。首先根据大跨越输电塔工程需要,设计了3种不同加劲肋布置方式的加劲钢管和1种无加劲肋钢管的试件,每种试件各3个,共12个试件;然后采用盲孔法测试了这些试件的残余应力。研究结果表明:加劲钢管的残余应力场可视为钢管对接焊缝和加劲肋焊缝残余应力场的叠加。该应力场具有以下特点:加劲钢管的残余拉应力峰值和位置与无加劲肋钢管基本相同;加劲钢管的残余压应力峰值大于无加劲肋钢管,且其残余压应力峰值位置会有较大变化;加劲钢管的加劲肋处存在明显的残余拉应力,但该残余拉应力明显低于钢管对接焊缝处的残余拉应力。

钢管混凝土独塔双索面斜拉桥稳定性分析

以钢管混凝土独塔双索面斜拉桥——息县淮河大桥为工程背景,采用ABAQUS软件开展数值模拟分析,假设桥墩及0号块为刚体,斜拉索为刚度极高的实心钢材,索塔底部与桥墩及0号块固结,索塔底部x,y,z向均不产生位移及转动,建立钢管混凝土索塔有限元模型,对斜拉索安装过程中索塔应力和变形进行计算分析,并与实测数据进行对比,验证有限元模型的可靠性。研究结果表明,索塔底部钢管和核心混凝土应力均较大,即应力集中区域为索塔底部固结区域;索塔在斜拉索索力不断增加的情况下发生偏移变形,但不影响整个桥梁的稳定性;数值模拟得到的索塔应力、塔顶位移变化规律接近实际施工过程中的变化规律,可知模拟结果可靠、可信。为保证施工质量及结构安全,需在应力集中区域埋设应力传感器。

自立式钢管塔结构的基桩与桩帽间极限承载力验算及工程应用

结合工程实例 ,针对自立式钢管塔结构的基桩与桩帽的连接部位的极限承载力进行了验算 ,并在实际工程中得到成功的应用。

钢管杆内部积水原因分析及防范措施

钢管杆内部积水直接造成地脚螺栓,特别是底部法兰与基础顶面间地脚螺栓及钢管内壁锈蚀,严重威胁到钢管杆的安全运行。通过分析钢管杆内部积水原因,提出了相应的处理措施。