本文選題：輸電塔　切入點(diǎn)：扭矩系數(shù)　出處：《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：輸電線路是現(xiàn)代社會一項(xiàng)重要的生命線工程,輸電塔是輸電線路的基本組成單元之一,因此精確預(yù)測輸電塔的靜動態(tài)特性,對輸電塔的設(shè)計(jì)及安全評估起到非常重要的作用。在輸電線路中,等邊角鋼由于其便于連接的優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于格構(gòu)式輸電塔中。其中相當(dāng)一部分等邊角鋼通過單面螺栓連接,因此載荷傳遞時角鋼承受偏心載荷。同時在輸電塔設(shè)計(jì)中,為了現(xiàn)場安裝方便螺孔直徑一般比螺栓直徑大1.5mm-2mm,而螺栓連接數(shù)量多、螺栓直徑小、連接桿件薄(角鋼或扁鋼)、夾持力低、鍍鋅金屬表面摩擦系數(shù)低等因素,使螺栓連接在較低載荷作用下即發(fā)生滑移現(xiàn)象。一方面,在相同沉降下,傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析計(jì)算得到的桿件軸力遠(yuǎn)大于試驗(yàn)測量值,甚至出現(xiàn)計(jì)算顯示已經(jīng)破壞的輸電塔,現(xiàn)實(shí)中仍在正常運(yùn)行著。另一方面,在相同載荷下,計(jì)算得到的結(jié)構(gòu)變形量和結(jié)構(gòu)極限沉降量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于試驗(yàn)測量值。經(jīng)過多年研究已明確,產(chǎn)生這些偏差的主要原因是螺栓滑移和連接偏心,但是現(xiàn)有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析軟件大多未對它們進(jìn)行有效處理。因此,在輸電塔的設(shè)計(jì)與安全評估時,準(zhǔn)確建立輸電塔結(jié)構(gòu)中螺栓連接結(jié)構(gòu)的模型就變得非常重要。 本文結(jié)合研究組承擔(dān)的“螺栓滑移對承受非均勻沉降輸電塔的安全性影響研究”項(xiàng)目,針對輸電塔中涉及的螺栓扭矩系數(shù)、螺栓滑移機(jī)理、輸電塔精確分析模型和采動區(qū)輸電塔安全評估等若干力學(xué)問題展開研究,為采動區(qū)基礎(chǔ)非均勻沉降輸電塔的設(shè)計(jì)與安全評估提供重要參考。論文的主要內(nèi)容包括： 1.輸電塔鍍鋅螺栓扭矩系數(shù)的試驗(yàn)研究。通過試驗(yàn)測試了螺栓強(qiáng)度等級、有無墊圈和有無潤滑對螺栓連接副扭矩系數(shù)的影響,探討了扭矩系數(shù)的控制、調(diào)整,以及螺栓連接中要注意的問題,為本研究中螺栓連接的參數(shù)控制提供依據(jù),也為設(shè)計(jì)和施工單位提供參考。 2.螺栓連接接頭滑移特性的測試與模擬。選取室內(nèi)小塔和真實(shí)輸電塔中有代表性的螺栓連接接頭,通過螺栓滑移性能試驗(yàn),獲得螺栓連接接頭的位移-載荷關(guān)系曲線,探討螺栓連接滑移機(jī)理,考察螺栓連接的破壞形態(tài)。利用有限元軟件ANSYS,建立螺栓搭接角鋼結(jié)構(gòu)的有限元模型,模擬螺栓滑移過程,并與試驗(yàn)測量結(jié)果進(jìn)行對比,驗(yàn)證所建模型的有效性。 3.建立含螺栓滑移和連接偏心的滑移梁模型,研究輸電塔的受力變形特性�；贏NSYS開發(fā)了滑移梁分析模型,該模型將試驗(yàn)測量得到的螺栓連接位移載荷關(guān)系曲線引入到螺栓連接的分析模型中,并且考慮連接偏心的影響。利用該模型分析了結(jié)構(gòu)在基礎(chǔ)非均勻沉降時的受力-變形特性,并與傳統(tǒng)分析軟件模擬結(jié)果和試驗(yàn)測量結(jié)果進(jìn)行對比,驗(yàn)證所提模型的有效性進(jìn)而模擬了基礎(chǔ)沉降工況下,結(jié)構(gòu)的極限承載力。 4.發(fā)明了可平動頂升裝置和位移傳感器固定裝置。結(jié)合本文研究所搭建的室內(nèi)小塔和ZM11輸電塔的基礎(chǔ)非均勻沉降測試,設(shè)計(jì)發(fā)明了一種用于在線測量螺栓連接滑移的位移傳感器固定裝置,同時發(fā)明了一種可水平低阻力滑動、并數(shù)字顯示壓力的頂升裝置。 5.研究螺栓滑移和連接偏心對輸電塔動態(tài)特性的影響。利用所開發(fā)的滑移梁模型對輸電塔進(jìn)行模態(tài)分析,首次將試驗(yàn)測量得到的螺栓連接的位移載荷關(guān)系曲線引入到基礎(chǔ)非均勻沉降輸電塔的動態(tài)分析中,并且考慮了連接偏心的影響。試驗(yàn)測量了四根塔腿固支和三根塔腿固支,第四根塔腿在不同載荷作用下,輸電塔在自然激勵下的固有頻率與振型,與所開發(fā)滑移梁模型和傳統(tǒng)分析軟件模擬結(jié)果進(jìn)行對比分析,進(jìn)一步驗(yàn)證了所開發(fā)滑移梁模型的有效性。 6.通過有限元商業(yè)軟件ANSYS建立滑移梁模型,模擬了輸電塔各種非均勻沉降工況下的極限承載力。當(dāng)輸電塔基礎(chǔ)發(fā)生非均勻沉降時,通過監(jiān)測塔腿沉降值作為判斷輸電塔失穩(wěn)與否的依據(jù)。為今后在煤炭開采區(qū)或凍土區(qū)的輸電塔設(shè)計(jì)及塔腿沉降時的安全評估提供參考。 通過本文研究,建立了格構(gòu)式結(jié)構(gòu)的精確分析模型,完整地分析了螺栓連接對格構(gòu)式輸電塔結(jié)構(gòu)動靜態(tài)特性的影響,這將為輸電塔更高精度模擬分析起推動作用。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM753

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1614697