【摘 要】
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随着国内用电需求的快速增长和“一带一路”沿线国家电力建设的需求增长,我国电力行业涉外工程项目不断增多,为增强我国工程总承包的国际竞争力,对工程投资和输电铁塔的成本控制越来越重要,因此,输电铁塔的精细化设计也越来越受到工程界的重视。交叉斜材是输电铁塔的重要组成部分,对交叉斜材需要开展更深入细致的试验及理论研究,以完善建造标准,提高建造质量和建造经济性。本文设计了输电铁塔常用的两种节间交叉斜材,根据斜
【基金项目】
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“国家重点研发计划”2017YFC0703901-5；
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随着国内用电需求的快速增长和“一带一路”沿线国家电力建设的需求增长,我国电力行业涉外工程项目不断增多,为增强我国工程总承包的国际竞争力,对工程投资和输电铁塔的成本控制越来越重要,因此,输电铁塔的精细化设计也越来越受到工程界的重视。交叉斜材是输电铁塔的重要组成部分,对交叉斜材需要开展更深入细致的试验及理论研究,以完善建造标准,提高建造质量和建造经济性。本文设计了输电铁塔常用的两种节间交叉斜材,根据斜材不同的内力比值共完成12组静力加载试验,采用有限元软件ANSYS对两种节间交叉斜材进行数值分析,并将分析结果与试验结果进行对比分析。论文的主要研究结论如下:（1）仅有斜材节间的试验研究结果表明,节间为一拉一压时,压杆长段中部区域发生绕接近截面最小轴的屈曲破坏,同时受压时,弯曲轴接近连接肢平行轴,拉压比越小,压杆S型失稳形态越明显。仅斜材节间极限承载力受拉压比影响较小,节间平面外最大位移始终在压杆长段。DL/T5154-2012计算结果较保守,与试验结果吻合较好;GB50017-2017计算结果随着拉压比增大迅速降低,由偏不安全变为过于保守;ASCE10-15计算结果在同时受压且拉压比较大时与试验结果接近,其余均偏不安全;EN1993-3-1计算结果均偏保守。（2）含辅材的复杂节间试验研究结果表明,节间为一拉一压时,压杆长段发生绕接近连接肢平行轴的屈曲破坏,同时受压时,随着拉压比增大,屈曲位置向交叉点移动,压杆整体失稳更明显,辅材提高了节间稳定性,使压杆S型失稳形态减弱。拉压比对复杂节间在一拉一压时的极限承载力影响较小,同时受压时影响明显。节间平面外最大位移在压杆长段中点和交叉点之间,增大拉压比使压杆非连接肢在极限承载力后受拉范围扩大。DL/T5154-2012规范计算结果与试验结果吻合最好,但稍显保守;GB50017-2017规范和ASCE10-15规范在一拉一压时均偏不安全,在同时受压时与试验结果吻合较好,但GB50017-2017规范更保守;EN1993-3-1规范计算结果仅在同时受压且拉压比很大时偏不安全,其余结果偏保守。（3）有限元分析结果表明,本文的有限元模型能够较好分析两种节间在不同拉压比下的破坏形态和相应的极限承载力。增大拉压比使两种节间极限承载力减小,拉压比绝对值较大时,承载力受拉压比的影响较小。增大材料强度,减小长细比和宽厚比,增大截面规格均能提高两种节间交叉斜材的极限承载力,其中仅斜材节间提高更明显,材料强度对两种节间在同时受压时极限承载力的提高程度有限。宽厚比等参数会影响两种节间的屈曲位置和屈曲截面的弯曲轴类型。（4）根据试验结果和ANSYS有限元模拟结果,对两种节间交叉斜材压杆的计算长度修正系数进行了拟合,对拉压比≤-0.2时计算长度和拉压比的关系进行了量化,提出修正计算方法,有效降低了现行规范计算结果的保守程度。论文的上述研究结论可供工程设计参考。
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