• ISSN 0258-2724
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高压输电塔主材的角钢并联加固轴压承载力

姚瑶 王凌旭 张有佳

姚瑶, 王凌旭, 张有佳. 高压输电塔主材的角钢并联加固轴压承载力[J]. 西南交通大学学报, 2020, 55(3): 561-569. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190370
引用本文: 姚瑶, 王凌旭, 张有佳. 高压输电塔主材的角钢并联加固轴压承载力[J]. 西南交通大学学报, 2020, 55(3): 561-569. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190370
YAO Yao, WANG Lingxu, ZHANG Youjia. Axial Bearing Capacity of Angle Parallel Reinforcement for High Voltage Transmission Towers[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2020, 55(3): 561-569. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190370
Citation: YAO Yao, WANG Lingxu, ZHANG Youjia. Axial Bearing Capacity of Angle Parallel Reinforcement for High Voltage Transmission Towers[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2020, 55(3): 561-569. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190370

高压输电塔主材的角钢并联加固轴压承载力

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20190370
基金项目: 南方电网科技项目(066601〔2017〕030101JS87);国家自然科学基金项目(51508074)
详细信息
    作者简介:

    姚瑶(1988—),女,高级工程师,研究方向为输电线路防灾减灾,E-mail:19058175@qq.com

  • 中图分类号: TM726.3

Axial Bearing Capacity of Angle Parallel Reinforcement for High Voltage Transmission Towers

  • 摘要: 提高输电杆塔主材局部稳定性的承载力,可有效地避免输电塔倒塌事故的发生. 为此,通过6个轴心受压角钢并联加固试验、1个单角钢轴心受压试验和分析13个有限元模型,得到了试件的荷载-位移曲线和荷载-应变曲线以及构件的Mises应力云图,确定了试件的受力规律和应变规律以及设计参数对构件承载力的影响规律. 分析表明:试件原角钢的局部屈曲失稳为试件主要破坏形式;加固角钢的单元最大强度达到223.1 MPa;填板夹具的单元最大强度达到83.7 MPa;试件整体应变以竖向应变为主,填板夹具以剪切应变为主;均匀受压板理论的屈曲公式可以较好地计算出该加固试件的极限承载力;角钢并联加固法可以提高单角钢40%承载能力.

     

  • 图 1  试件设计图

    Figure 1.  Specimen design

    图 2  试件1的应变布置

    Figure 2.  Strain arrangement of specimen 1

    图 3  试件局部屈曲

    Figure 3.  Local buckling of specimens

    图 4  试件的荷载-位移曲线

    Figure 4.  Loading-displacement curves of specimens

    图 5  试件的荷载-应变曲线

    Figure 5.  Loading-strain curves of specimens

    图 6  钢材本构关系

    Figure 6.  Stress-strain relation of steel

    图 7  试验值与有限元值对比

    Figure 7.  Comparison of test values and finite element values

    图 8  试件1的Mises应力云图

    Figure 8.  Mises stress nephogram of specimen 1

    图 9  设计参数变化分析

    Figure 9.  Analysis on design parameter change

    图 10  单角钢试件

    Figure 10.  Specimen of steel angle

    图 11  均匀受压钢板

    Figure 11.  Uniform compression plate

    表  1  试件的几何尺寸和材料参数

    Table  1.   Geometric dimensions and material parameters of specimens

    试件输电塔圆角钢长度/mm加固角钢长度/mm连接方式连接件位置及数量/个连接件长度/mm
    1 1 800 1 700 填板夹具 端部:2 170
    中部:2 170
    2 1 800 1 700 填板夹具 端部:2 290
    中部∶2 110
    3 1 800 1 700 填板夹具 端部∶2 290
    中部∶1 110
    4 1 800 1 700 填板夹具+螺栓打孔 端部∶2 170
    中部∶2 170
    5 1 800 1 700 填板夹具 端部∶2 290
    中部∶2 110
    6 1 800 1 700 填板焊接 端部∶2 290
    中部∶2 110
    7 1 800
     注:原角钢和加固角钢均为Q235-∟140 × 10等边角钢.
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    表  2  有限元值对比

    Table  2.   Comparison of finite element results

    试件名称数值模
    拟值/kN
    试件 1/其他
    模拟值
    试件 16411.000
    试件 1-加固角钢 Q3456640.965
    试件 1-加固角钢 Q4206740.951
    试件 1-夹具 Q3456790.944
    试件 1-夹具 Q4206910.928
    试件 1-3 个夹具6361.008
    试件 1-2 个夹具6201.034
    试件 1-1 个夹具6081.054
    试件 1-夹具长度 110 mm5831.099
    试件 1-夹具长度 290 mm6950.922
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    表  3  试验数据与公式和数值模拟数据对比

    Table  3.   Comparison between experimental data and numerical simulation data

    试件试验值/kN试验值/式(2)值试验值/数值模拟值式(2)值/数值模拟值
    1 641 1.017 0.967 0.950
    2 661 1.049 0.962 0.917
    3 595 0.944 0.963 1.019
    4 620 0.984 0.935 0.950
    5 541 0.859 0.909 1.059
    6 570 0.905 0.958 1.059
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-04-25
  • 修回日期:  2019-08-07
  • 网络出版日期:  2019-11-26
  • 刊出日期:  2020-06-01

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