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。

沉管安装测量塔倾斜位姿修正方法

在沉管管节沉放对接施工过程中,针对管节本体发生形变导致测量塔与管节相对几何位置发生微变,从而影响沉管安装定位精度的问题,本文在管节本体与测量塔结构上分别加装倾斜仪监测设备,与管节内安装的倾斜仪在同一坐标体系下进行标定,在沉管沉放对接过程中实时监测与修正测量塔定位倾斜误差。经贯通测量比对验证发现,该方法可以有效降低管节形变对沉管安装定位精度的影响,取得了良好的应用效果,为沉放对接施工决策提供了参考。

基于神经网络的输电塔钢管构件涡激振动幅值预测方法

输电塔中长细比较大的钢管构件容易发生低风速下的涡激振动,鉴于传统风洞试验和数值模拟研究方法存在的成本高、周期长的局限,该文提出了一种基于神经网络的输电塔钢管构件涡激振动幅值高效预测方法。为获取训练模型所需的数据集,发展了适用于任意插板形式、几何尺寸的钢管构件涡激振动响应分析方法;结合多种神经网络模型(BPNN、PSO-BPNN、RBFNN、GRNN)以及性能评价指标,建立了基于神经网络的输电塔钢管构件涡激振动幅值预测方法;通过算例对某C型插板和十字型插板钢管构件涡激振动幅值进行了预测。研究表明:通过与试验结果的对比,验证了该文输电塔钢管构件涡激振动响应分析方法的准确性,对于C型和十字型插板钢管构件VIV幅值的相对误差分别为3.84%和5.87%,利用该方法可为神经网络模型提供可靠样本;通过7折10次交叉验证优化超参数后的4种神经网络模型,均表现出较好的预测精度;相比之下,GRNN在C型插板和十字型插板钢管构件算例中均呈现出最佳的泛化能力,其R2值分别为0.989和0.992;采用GRNN方法可以较好地预测C型和十字型插板钢管构件在不同质量阻尼比参数下的VIV幅值,且在计算效率上相比于CFD方法具有明显的优势。

矩形钢管混凝土束风机塔筒风振特性研究

随着风电资源优势区开发逐渐饱和,风电开发的重心开始向风资源条件相对恶劣的低风速地区转移,分布式、大功率、高塔筒和长叶片已经成为风电行业发展趋势。基于此提出了一种新型的矩形钢管混凝土束风机塔筒,该塔筒由矩形钢管混凝土束拼接而成,具有强度高、刚度大和耗能能力强的优点。为研究该塔筒结构的风振响应特性,选用Kaimal脉动风速功率谱,采用谐波合成法模拟风荷载时程曲线,对其进行了动力时程分析,并计算了风振系数及等效静力风荷载。结果表明:该新型塔筒在额定风速下位移塔顶位移最大值为911.84 mm,对应的水平位移角为1/154,符合规范要求。塔筒各构件的强度较好,且具有较大的安全富余度。基于位移等效的阵风荷载因子法计算得到的风振系数值较低;在惯性风荷载法计算得到的等效静力风荷载作用下,结构位移、基底剪力与结构随机振动分析得到的基本一致。

双塔连体建筑结构健康监测及抗震安全预警管理研究

以扬州建工科技园工程项目为研究对象,利用传感器技术、5G通信技术等,基于神经网络的人工智能算法,建立结构健康监测及抗震安全预警管理系统。该系统能够实现对建筑结构的实时、远程监测,并能够在地震到达建筑前对结构的安全性做出准确预判的目标,为结构应急响应决策提供依据,保障人民生命和财产安全,对于同类型的工程具有一定的参考价值。

大跨度中承式拱桥缆索吊装系统施工技术

以巫山大宁河双线大桥为背景介绍了大跨度拱桥缆索吊装系统的施工技术,主要包括塔架拼装施工、塔架缆索体系施工、塔架缆风体系施工、锚固体系施工以及试吊方案,对于同类型项目具有参考意义。

风电混合塔筒中空夹层钢管混凝土转接结构轴压性能试验研究

在风电机组预应力钢-混凝土混合结构塔筒中,转接结构是用于连接上部钢塔段与下部混凝土塔段的过渡结构,其受力复杂,采用传统的钢筋混凝土结构形式容易产生裂缝甚至发生破坏。提出了一种中空夹层钢管混凝土转接结构,并进行了4个中空夹层钢管混凝土转接结构试件及1个钢筋混凝土转接结构对比试件的轴压试验。结合有限元及理论分析揭示了中空夹层钢管混凝土转接结构的承载能力及隔板、栓钉等因素对其受力性能的影响。结果表明:在相同用钢量下,中空夹层钢管混凝土结构形式显著提高了转接结构的承载能力及变形能力;隔板和栓钉的设置增强了钢与混凝土的连接,限制了内外钢板的局部屈曲、延缓了混凝土的压溃,进一步提升了结构的轴压受力性能;其中,栓钉对于增强结构整体性更为有利,使结构延性增加更为显著。

风力机塔筒双盖板穿芯螺栓连接疲劳性能研究

提出一种矩形钢管混凝土束风力机塔筒结构,并对该塔筒结构双盖板穿芯螺栓连接节点进行高周疲劳试验和有限元分析,得到节点的疲劳破坏模式和疲劳寿命。结果表明:矩形钢管混凝土束风力机塔筒双盖板穿芯螺栓连接节点疲劳破坏模式为高强螺栓受剪破坏,破坏集中在钢板连接处。螺栓在钢砼连接面和螺帽处产生疲劳裂纹,在剪切疲劳作用下,穿芯螺栓断裂为3段。有限元分析表明,螺栓规格对试件疲劳性能影响较大,增加螺栓直径,能提高节点的疲劳寿命,但疲劳极限值会减小;盖板厚度对疲劳性能影响不明显。

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。

张靖皋长江大桥钢箱-钢管组合塔柱制造关键技术

张靖皋长江大桥南航道悬索桥的两个主塔均为门式框架结构,塔高350 m,塔肢外轮廓为带凹角的矩形立柱,塔肢断面包括外壁钢箱、4个钢管和13个窗口,形成多个闭合环结构,是钢箱-钢管组合的新型结构钢塔。研究了钢箱管组合塔制造过程中的关键问题,如大直径钢管的制作和定位、多闭环截面的精度控制、超高层钢塔节段之间的焊接与匹配以及钢塔底节段的制造。从夹具胎架制作、焊接工艺、定位工装、预装配等方面提出了具体技术措施,以确保制造质量。

某输电线路钢管塔筒体开裂原因

某输电线路钢管塔筒体发生开裂,采用宏观观察、化学成分分析、力学性能测试、金相检验、扫描电镜和能谱分析等方法对其开裂原因进行分析。结果表明:筒体材料的化学成分不满足标准要求;筒体材料的显微组织异常是筒体开裂的主要原因。

1000 kV特高压钢管塔横担布置的精细化分析

为了降低1000 kV特高压钢管塔横担发生破坏的概率,采用通用软件TTA和有限元软件ANSYS对横担内力进行精细化分析,提出了横担空前和空后两种布置方式,研究了两种方式下耐张塔和直线塔的横担内力变化,并分析了引起内力差异的原因。研究表明,横担上平面在空前和空后布置情况时的内力均小于封满情况时,横担下平面交叉材比封满情况下内力大,直线塔整体受力小于耐张塔;横担上平面交叉材空前或空后时,建议采用ANSYS有限元计算分析横担上平面空前或空后布置情况下的内力;横担上平面交叉材全封满时,通用程序TTA计算结果与ANSYS计算结果一致。

两种新型钢管混凝土格构式风电塔架节点损伤机理对比分析

为寻求更适合钢管混凝土格构式风电塔架的节点形式,设计了两个分体球型节点和两个椭球型节点进行静力试验研究.通过控制球台壁厚的变化,对两种节点的破坏模式、腹杆荷载变形曲线、球台以及球台压板区的应力分布情况进行对比分析,并通过ABAQUS对参数进行扩展.研究结果表明:分体球型节点的破坏模式为球台材料强度破坏与球台压板屈曲破坏;椭球型节点的破坏模式为球台压板撕裂破坏与螺栓螺纹破坏.椭球型节点的极限承载力更高.相对于椭球型节点,分体球型节点应力分布更为均匀,应力极差更小,材料利用率更高,经济性更好.当球台壁厚由6 mm增长至10 mm时,两种节点的极限承载力均明显增长,分体球型节点球台应力水平降低的同时球台压板应力水平显著提高,椭球型节点球台及球台压板应力水平均有较大程度降低.由有限元分析可知:分体球型节点与椭球型节点在球台壁厚分别增长至7 mm与9 mm时,节点的极限承载力对球台壁厚的敏感度显著降低.

钢管砼分体球型节点风电平面塔架的损伤分析

为研究钢管砼格构式分体球型节点风电平面塔架在地震作用下的破坏形态及损伤机理,对二榀以腹杆壁厚为参数的平面塔架进行低周反复荷载试验,分析其滞回曲线、骨架曲线等。同时通过ABAQUS有限元模拟对其进行验证对比,并在此基础上对腹杆管径比进行参数拓展分析。结果表明:塔架的破坏特征包括焊缝撕裂破坏、腹杆屈曲破坏和腹杆高强螺栓拉出破坏3种类型;增加腹杆壁厚可使塔架的滞回曲线更加饱满,耗能能力更强;塔架的极限承载力和延性系数均与腹杆管径比呈正相关变化,当腹杆管径比大于0.13时,极限承载力和延性系数的增幅均明显下降。为最大程度发挥塔架整体的受力性能,同时提高其经济性,在实际工程应用中,此类塔架的腹杆管径比宜取0.11~0.13。

通信单管塔新型加固装置的分析与应用

为了对塔体主材构件受力不满足要求的单管塔进行加固,综合考虑到既有加固方式的缺陷,自主研发了一种单管塔新型加固装置,该装置具有占地面积小、施工方便等优点。基于北京某单管塔真实检测数据,利用大型通用有限元软件ABAQUS建立了三维实体有限元模型,对新型加固装置的力学性能进行了研究。研究结果表明,该装置能够显著降低单管塔塔体主材应力值,并满足加固需求。

高耸钢筒结构定向拆除影响参数研究

钢筒结构为圆筒式高耸结构,随着城市的发展,不可避免需要对其进行拆除。本文以100m高钢筒结构为例,通过有限元分析,研究钢筒结构在不同切口角度、风荷载下的倒塌过程,并与理论分析结果相对比。有限元结果表明,对于100m高Q355B的钢筒结构,不考虑风荷载时,倒塌所需最小切口角度为250°,倒塌历时为15s,四级风下,结构在235°时出现倒塌,历时约13s。随着切口角度、风荷载的增大,切口闭合时间逐渐减小,结构触地时间和整个倒塌历时都随之减小。有限元结果与理论分析结果接近,可论证有限元的正确性。

钢-混凝土组合式风力发电塔筒不同环境下地震响应

为研究不同场地下钢-混凝土组合型风能发电塔筒类结构的抗震性能,利用有限元软件构建一个风电场现役140 m钢-混凝土组合式塔架精细化模型,针对平原地震和山地地震,选取符合条件的地震波对钢-混凝土组合式塔筒进行非线性时程分析。结果表明,山地地震对于塔筒的各段加速度值均大于平原地震作用,且钢段中上部的响应也高于平原地震,更易引起组合式塔筒的损伤和破坏。

空冷塔双交叉钢管混凝土斜支柱施工技术

神木神信热电有限公司发电工程空冷塔创新性地采用双交叉钢管混凝土X斜支柱代替传统钢筋混凝土X斜支柱和单交叉X斜支柱。针对双交叉钢管混凝土斜支柱高度高、吊装质量大、异形杆件多等特点,对构件制作、焊接、拼装、现场吊装及混凝土浇筑等施工技术进行了总结分析,为类似项目积累了经验。

我国输电线路杆塔结构研究新进展

特高压电网的建设、输电新技术的推广应用给输电线路杆塔的研究提出许多新的课题,安全可靠、经济合理是杆塔结构研究的主要目标和方向。文章介绍了我国输电线路杆塔结构近年来在荷载取值、节点构造、结构优化、风致振动(塔线耦合振动和钢管塔微风振动)以及新材料应用(高强钢、钢管、耐候钢和冷弯型钢)等方面的研究进展以及工程应用情况。并根据研究现状和社会经济发展需求,提出我国杆塔结构在设计理论和方法、承载性能试验以及新材料应用、新塔型等方面需要进一步研究的内容。

1000kV双回路钢管塔次应力的影响因素

对我国第一基1000kV交流特高压双回路钢管塔(SZT2塔)进行了真型试验。用输电铁塔设计软件建立了SZT2塔杆单元桁架模型;在限元软件ANSYS平台上,建立了SZT2塔梁–杆混合桁架模型。将SZT2塔的杆单元桁架模型与梁–杆混合桁架模型的计算结果进行了对比,并与试验实测结果进行了比较,得出了其次应力分布规律及影响因素。结果表明:对SZT2塔次应力影响最大的位置在塔身变坡处,在其它条件不变的前提下,次应力影响随杆件长径比的增加而减小;SZT2塔身主材次应力最大已达到30%,在设计时应予以考虑。