特高压输电塔不等边角钢交叉斜材的承载力

为研究不等边角钢作为特高压输电塔交叉斜材的承载性能,选用了我国特高压输电塔结构中典型的节间形式,制作了交叉斜材采用不等边角钢的足尺节间试件,进行了节间不同工况下的静力加载试验,研究了不等边角钢交叉斜材的应变发展、变形特征、破坏模式及极限承载力;然后,建立了节间的非线性有限元模型,并进行了试验验证和参数分析.试验结果表明,不同工况加载过程中,不等边角钢交叉斜材的稳定承载性能良好,极限荷载作用下,不等边角钢交叉斜材的受力方式决定其最终的破坏模式为面外屈曲或面外和面内共同屈曲;有限元模型参数分析表明,随着交叉斜材内力比值的降低、材料强度等级的提高以及斜材相交点位置的提高,不等边角钢交叉斜材的承载力均有所提高,交叉斜材的受力方式对其承载力提高的效果有显著影响.最后,基于能量法及有限单元法,提出了不等边角钢交叉斜材承载力计算的理论方法,经验证,理论方法的计算结果与有限元分析结果、试验结果吻合较好.     

高压输电线路中输电塔塔基的模型制作及其承载性能的实验研究

针对葛洲坝水利枢纽至武昌500 kV输电线路(葛武线)输电塔塔基改造中出现的问题,以ZB41型杆塔为原型,利用室内制作的模型装置对大板基础和大板+微型桩(板桩)基础两种形式的杆塔塔基承载性能进行了实验研究.结果表明,大板基础和板桩基础的地基土竖向承载力均达到设计要求,但大板基础的抗水平承载性能不能满足设计要求;板桩基础抗水平承载力是大板基础抗水平承载力的3倍多;板桩基础方案达到了葛武线输电塔塔基改造的设计要求.     

自立式输变电塔架稳定性分析与加固

针对猫脸型直线高压输变电塔架在新工况下不能满足正常工作,该文应用有限元法对其进行力学分析,在最不利荷载下找出超出容许承载力和稳定性不足的构件,进而研究塔架的加固方案以使其满足设计规范的要求;结合实际工程中施工,设计其加固构件及其安装方式;文中提出的塔架加固方案对输变电工程有参考价值。     

群布电除尘器钢支承结构的静力稳定承载力研究

应用Ansys通用软件建立整体计算模型,对大型群布电除尘器钢支承结构在最不利工况下的静力承载性能和稳定性能进行了计算和分析.讨论了初始缺陷对结构整体稳定承载力的影响,给出不同初始缺陷下结构的荷载位移曲线及其极限稳定承载力,并与结构的荷载设计值进行了比较与分析.对所讨论的钢支承结构体系的承载性能给出了评价意见并提出改进建...     

超大直径钻孔灌注桩成桩过程的钢护筒受力分析

建在江河湖泊中的深水大跨越输电塔多采用大直径钻孔灌注桩基础,钢护筒是保证灌注桩成孔与成桩质量和安全的重要部件.结合苏通长江大跨越输电塔设计方案中的超大直径钻孔灌注桩工程,运用有限元分析软件ABAQUS,对超大直径钻孔灌注桩成桩过程进行数值模拟分析,研究江中超大直径钻孔灌注桩成桩过程中钢护筒的受力性能.研究表明,钢护筒应力随钻孔深度增加而增大,钢护筒内浇筑混凝土后随混凝土凝结和硬化而逐渐减小.成桩过程施工的最不利工况为钻孔完成后浇筑混凝土前阶段,此工况下钢护筒应力达到最大值,建议以此工况作为钢护筒结构设计的控制工况.钢护筒成桩后的施工应力最大值占钢材强度设计值的24.7%,建议结构设计若选用钢护筒参与桩身受力方案,应考虑施工应力.     

一种高压输电塔在风场中的失稳与加固

首先分析风载荷的数值建模方法,将横担、塔身的风载荷转换成风压,作为输电塔的稳定性分析的载荷;其次,建立一种典型塔型的有限元模型,参考沿海地区的输电线路设计风速,在基本风速为30 m/s的边界条件下,对无加固、塔身第1段和第2段主材局部加固、塔身下部3段主材局部加固3种方案进行稳定性分析.研究结果表明:对下部塔身进行主材局部加固,输电塔的一阶和二阶屈曲系数分别提高4.24和4.79倍,将塔的失稳部位从主材变成辅材,可极大地减小输电塔因主材遭到破坏而发生失稳倒塔的可能性;局部加固是一种有效的提高输电塔抗风灾能力的措施.     

输电塔横担螺栓铝合金防松垫片的防松性能研究与改进设计

轴向拉压载荷以及横向剪切载荷是输电塔横担螺栓连接结构的主要受力形式.针对输电塔横担螺栓连接结构在风载作用下发生松动的现象,提出一种使用铝合金两面凹凸垫圈自锁双螺母的组合防松螺栓.对不同的防松螺栓垫圈进行风动激励研究,研究工况分别为使用不同形状垫圈和自锁双螺母的组合防松螺栓,分析不同组合防松螺栓的防松性能,提出组合载荷作...     

基于自攻螺钉组件模型的冷弯薄壁型钢梁柱节点抗连续倒塌数值分析

冷弯薄壁型钢(CFS)结构具有构件重量轻、施工进度快、抗震性能好等优势,具备良好的社会和经济效益.文章以CFS结构中自攻螺钉连接梁柱复杂节点的连续倒塌性能为研究目标,通过数值分析中的组件模型法考虑自攻螺钉承载失效模式.基于数值参数分析,研究螺钉抗拔强度、立柱截面厚度和梁跨高比对结构连续倒塌工况下承载性能和破坏模式的影响规律,并提出相关设计建议.     

蓬莱阁木构架承载力有限元分析

采用有限元软件ABAQUS,对蓬莱阁的整体木构架进行了动力性能及11种工况下的承载力研究.通过对计算结果的分析,对木结构承载能力给出一个总体评价,明晰结构的最不利部位,这些结论为日后古建筑木构架的维护和加固提供了建设性依据.     

桥梁满堂脚手架在偏心荷载作用下的承载性能研究

满堂脚手架在桥梁施工中已被广泛应用,但由于对此结构体系各构造因素及荷载作用形式与承载性能之间的关系尚缺乏详细了解,导致近些年桥梁满堂脚手架倒塌事故频发.现有各种满堂脚手架承载力计算方法中,没有考虑满堂脚手架中上部荷载通过顶层水平杆"偏心传递"给立杆、扣件的"偏心连接"而导致的立杆与横杆不在同一平面内的影响以及架体顶部在受到偏心施加的局部堆积荷载不利情况下承载能力的降低(以上3种偏心作用可以统称为偏心荷载).针对上述情况,在分析桥梁满堂脚手架结构体系特点的基础上,进行了5组原型试验,提出了考虑偏心荷载作用下的桥梁满堂脚手架数值计算模型,并对其进行了参数化分析,找出了偏心荷载对不同搭设参数桥梁满堂脚手架承载性能的影响规律.结果表明,偏心荷载将对满堂脚手架的承载性能产生不利影响,较大的偏心局部堆积荷载容易造成桥梁满堂脚手架局部杆件失稳,进而引起架体整体倒塌.     

斜撑角钢杆对输电铁塔受力状态影响

输电杆塔作为复杂的格架式结构,杆件众多,目前并不明确各杆件对杆塔整体承载性能的影响,通过有限元仿真分析,系统研究某三档四塔塔线体系在风载作用下的应力分布情况,并结合某倒塔现场,确定杆塔支撑杆件对杆塔整体受力状态及稳定性的影响。研究结果表明:当杆塔完好连接时,在风载及覆冰作用下杆塔最大应力点处于塔脚位置。当杆塔横隔面处缺失1根斜材时,应力最大点转移至横隔面主材处;横隔面处缺失2根斜材时,应力最大点出现在横隔面辅材处。相比杆塔完好连接,当杆塔横隔面处分别缺失1根、2根斜材时,在风载作用下应力最大值增加61%、49%,在风载、覆冰和脱冰耦合作用下,应力最大值增加130%、230%。缺失2根斜材时,横隔面多根杆件会因为过载而出现弯折,引起杆塔由横隔面处弯折倒塌。研究结果对输电杆塔的结构设计、局部强化以及输电线路日常运维具有一定的参考价值。     

采用应变能方法定量分析输电塔损伤程度

为了解决输电塔结构的损伤识别问题,提出了基于模态应变能变化率和能量方程的两步识别方法。首先利用模态应变能变化率方法进行较为精确的损伤定位,然后引入损伤后的单元刚度矩阵,对结构模态应变能耗散率理论进行了相关的改进研究,从而推导出更精确的损伤定量方程方法。该方法只需要前几阶振型模态,不需要完备的测量信息。数值仿真的结果表明,该两步识别方法可以有效地识别出输电塔结构的损伤位置和程度。     

多尺度模型下高压输电钢管塔关键节点失效模式的研究

为探究多尺度模型下高压输电钢管塔关键节点在极端气候条件下的失效模式,以某大跨越直线塔为研究背景,提出了一种在有限元软件ABAQUS中实现不同尺度单元连接的方法,并验证了跨尺度连接的合理性。建立了结构行为一致多尺度输电钢管塔模型,通过对比分析证明了多尺度模型的合理性。对输电塔可能遇到的大风、覆冰、断线三种极端气候工况进行了数值模拟,通过对数值模拟结果的分析,得到了不同工况下输电塔关键节点的失效模式,为高压输电钢管塔的设计和维修加固提供了可靠的依据。     

大型风电机组组合式塔架结构优化设计

为解决传统单管风力发电塔架在大型风电机组应用中加工、制作、安装和运输成本大幅上升的问题,提出一种新型组合式塔架结构,并对其进行结构优化设计.该塔架上部为传统单管式塔架,下部为四角钢十字形组合截面塔柱的格构式塔架.通过对四角钢十字形组合截面的轴压极限承载力进行分析,得到组合截面的稳定系数曲线.基于粒子群算法,综合考虑应力、频率和长细比约束等因素,对下部格构式塔架的形状和杆件截面进行优化.分析结果表明,组合式塔架结构可以解决传统单管式风力发电塔架的运输问题,且用钢量节省约34%.     

基于一般化三电极的山区输电杆塔接地电阻测量方法

介于0.168布极法、三角形法和钳表法在测量山区复杂地形条件下杆塔接地电阻方面的某些局限性,提出将便于灵活布线的一般化三电极布线法应用于山区复杂地形输电线路杆塔接地电阻的测量中,并将其测量结果同规范中推荐的三极三角形法和钳表法的测量结果进行对比分析。研究结果验证了本文采用的杆塔接地电阻测量方法的正确性和工程可行性,为山区复杂地形条件下的架空输电线路杆塔接地电阻测量提供新的方法。     

水源区杆塔外敷电极条件下的基础接地特性

水电变电站出线段杆塔接地施工往往受地形和征地条件制约,研究水源区杆塔桩基散流特性并提高桩基自然接地的散流能力对水源区电力线路防雷具有实际意义。本文采用COMSOL Multiphysics软件建立水源区杆塔桩基散流模型,提出基于桩基外敷柔性电极的基础散流优化方法,分别对杆塔桩基在柔性电极不同外敷面积、不同外敷半径和不同连接位置条件下的基础接地电阻、桩基内钢筋电流密度以及外敷电极电流密度进行计算。研究表明：桩基外敷柔性电极对于改善桩基内钢筋散流有明显效果,外敷柔性电极的敷设面积、敷设位置、敷设半径等是影响桩基散流特性的重要因素,改善外敷柔性电极的布置方式有利于降低杆塔基础的接地电阻值。本文仿真计算相关结论可为水源区输电线路杆塔接地设计与降阻改造提供参考。     

基于等效刚度的输电杆塔简化方法研究

本文提出了一种基于等效刚度的输电线路杆塔简化等效方法,并利用算例验证了该方法的正确性。基于ABAQUS有限元软件,采用本文提出的简化等效方法、精细化杆梁混合模型以及传统固定约束等效方法分别模拟研究了典型大刚度直线塔和小刚度耐张塔在舞动条件下的动态响应。模拟结果表明：对于刚度较大的输电杆塔,三种等效方法模拟得到的舞动垂直位移、水平位移、扭转角度和振动频率结果十分接近,误差不超过3.3%;而对于刚度较小的输电杆塔,本文提出的等效方法与精细化杆梁混合模型研究获得舞动幅值、振动频率同样十分接近,最大误差不超过10%,而传统的固定约束方法的扭转角度最大误差达到60.58%。因此,本文提出的等效刚度方法能准确有效反映出杆塔对导线振动特征的影响,可用于各种动载条件下导线动态响应特征的快速简化研究。     

考虑半刚性连接的输电塔结构离散优化设计方法

输电塔半刚性节点会对结构内力及变形产生不可忽视的影响，然而，在传统的输电塔结构优化设计中，输电塔节点的半刚性连接往往被简化为铰接。为了准确评估输电塔的实际响应并对输电塔进行合理优化设计，以考虑半刚性连接的输电塔为研究对象，通过使用弹簧单元模拟半刚性节点的弯矩-转角关系，建立了半刚性连接的输电塔有限元模型，并提出了半刚性连接输电塔的优化数学模型和优化设计方案，发展了一种考虑半刚性连接的输电塔结构离散优化设计方法。优化结果表明：文中方法能够在满足结构应力及变形约束的条件下有效降低输电塔钢材的消耗量，节约了工程造价成本，具有良好的经济效益。     

基于GWO改进神经网络的风致输电杆塔响应计算方法

针对基于有限元方法的风致输电杆塔仿真模型存在模型参数设置复杂、响应速度低下等问题，本文提出了一种结合杆塔仿真计算与机器学习的杆塔应力快速计算方法，实现了风致输电杆塔仿真模型的高效运算。本文首先利用有限元仿真分析10~35 m/s风速0~90°风向下输电杆塔的应力结果，将其作为神经网络训练样本；分析杆塔本征参数及气象因素对杆塔应力结果的影响，提出一种基于风速、风向和塔材类型等因素的特征值选取方法；利用GWO优化算法提高神经网络准确度，建立基于GWO-BPNN的杆塔风致应力计算模型，计算速度可达建模仿真的10倍以上。在准确率上，基于数据集划分训练集及验证集，模型准确率在98%以上，将计算结果与实际杆塔受灾情况相比情况一致。本模型可用于输电线路防风预警，致力于输电线路防灾减灾。     

交叉索布置方式对多塔斜拉桥力学性能的影响

为提高主跨设交叉索的多塔斜拉桥刚度,改善其受力性能,在现有的交叉索布置方式基础上,提出间隔布置、非对称布置两种新的交叉索布置方式。建立主跨设交叉索的三塔至五塔斜拉桥有限元模型,与现有布置方式对比,分析新的交叉索布置方式对活载作用下主梁挠度、中塔塔顶位移、结构竖向基频及中塔内力的影响。结果表明：在拉索用钢量相同的条件下,与原有的交叉索布置方式相比,交叉索间隔2根索布置时,三至五塔斜拉桥的中塔塔顶位移减小3.9%~8.9%,主跨跨中下挠减小0.03%~4.9%,竖向基频增大1.40%~4.3%,中塔塔底弯矩减小2.2%~6.6%;交叉索采用非对称布置时,中塔塔顶位移减小8.2%~9.2%,主跨跨中下挠减小0.01%~6.6%,竖向基频增大0.7%~2.7%,中塔塔底弯矩减小5.6%~7.7%。间隔布置、非对称布置可有效提高交叉索对中塔的约束效果,提高结构刚度、改善桥塔受力。采用非对称布置的结构刚度最大、桥塔受力最小。