单角钢螺栓连接节点板拉剪性能研究

对某角钢塔典型节点进行足尺试验研究和有限元参数分析,考察单角钢连接节点板受拉剪时的工作性能和破坏模式.结果表明,单角钢连接节点板受拉剪时可能发生块状拉剪撕裂和受拉断裂两种破坏模式;垂直于受力方向的螺栓孔间距、顺受力方向的螺栓孔间距和节点板形状对单角钢连接节点板的极限承载力有显著的影响;偏心作用只会降低节点板的屈服破坏承载力,对其极限承载力影响甚小.通过可靠度分析,评价现有节点板设计方法用于单角钢连接节点板的适用性.     

输电塔主材双包连接节点螺栓不均匀受剪研究

依据钢结构理论阐明了输电塔主材双包节点螺栓的双重不均匀受剪原理,通过精细化数值分析验证了理论的有效性和可靠性,结合参数分析和钢结构计算原理推导了主材双包节点螺栓不均匀受剪的计算方法。结果表明:双包连接螺栓的受剪主要表现为双重不均匀性,一方面为螺栓纵向受剪不均匀性,即端部螺栓承担主要的内力,中间部位螺栓受力较小;另一方面由于轴力对螺栓双剪面的偏心弯矩以及内包角钢和外贴节点板连接刚度的较大差异,使得螺栓的两个剪切面受剪不均匀,即螺栓横向受剪不均匀性。输电塔结构设计中未考虑双包螺栓的横向受剪不均匀性,低估了螺栓的最不利剪力,偏于不安全。研究结论可以用于指导工程实践,对输电塔结构设计的发展具有重要意义。     

钢管混凝土柱-钢梁外环板节点抗弯承载力计算方法

基于ABAQUS软件建立了钢管混凝土柱-钢梁环板节点的三维有限元数值模型,通过已有试验结果与数值计算结果的对比校验了有限元模型的适用性。基于数值分析结果,分析了此类节点的受力特性,并利用有限元模型进行了参数分析,探讨了环板宽度、柱截面含钢率、钢梁极限弯矩、钢管强度、钢梁材料强度、混凝土强度、柱轴压比、梁柱线刚度比等参数对此类节点抗弯承载力的影响规律。在参数分析的基础上建议了此类节点的抗弯承载力简化计算公式,简化计算结果与有限元计算结果总体上吻合良好。     

钢管输电塔K节点承载力算法的优化研究

我国现行规范给出的K型节点承载力算法的计算结果均与钢材屈服强度成线性关系,未考虑K节点的弹塑性稳定破坏问题.利用有限元仿真分析了屈服强度对节点承载力的影响,给出了K节点承载力公式的优化方法,该方法采用最大承载力和最大变形双重控制的方法来确定它的承载力,仿真结果表明:优化后的算法更符合有限元计算结果,可以服务于钢管塔节点...     

角钢耗能自复位混凝土框架节点的耗能性能

提出角钢耗能自复位混凝土框架设计方法，建立节点的有限元数值模型，并试验验证其有效性。对抗弯承载力比φdes预应力筋不同的节点进行模拟分析，研究其在地震作用下的自复位性能、耗能能力和材料损伤等性能指标。为提高该类节点耗能能力，通过改变角钢竖肢螺杆标距做进一步研究。结果表明：角钢耗能节点具有良好的自复位性能，但耗能能力不足；减小抗弯承载力比φdes，自复位能力降低、残余变形加大，但耗能能力增强。与混合连接节点相比，应适当降低节点抗弯承载力比φdes的最低取值，以弥补其耗能能力的不足。角钢竖肢塑性变形是节点的主要耗能方式，且集中在竖肢的螺栓孔高度和竖肢转角位置；减小竖肢螺杆标距，且保持材料其他参数不变，将导致抗弯承载力比φdes减小、截面抗弯承载力提高，节点耗能能力将随之增强。     

输电塔扭转响应和扭转等效风荷载的计算方法

针对输电塔的扭转效应,提出顺线路方向扭转响应和扭转等效风荷载的理论计算方法,分析扭转模态和相干函数对扭转响应的影响,进行气弹模型风洞试验以验证计算结果的准确性,给出同时考虑扭转与平动的风振系数计算公式. 结果表明：所提出顺线路方向扭转响应计算方法与风洞试验结果非常接近,计算方法的准确性得以验证;扭转响应计算中应同时考虑水平向与竖直向的相干函数;顺横担方向来流时的扭转响应理论计算结果小于风洞试验值,原因是此时杆件间的遮挡效应产生特征湍流;塔身的扭转放大系数可忽略,横担的扭转放大系数不可忽略,最大值为1.1.     

利用角钢塑性耗能的自复位梁柱连接节点抗震性能研究

详细地介绍了利用ANSYS有限元软件对预应力自复位节点进行模拟分析的方法和步骤。建模时考虑了几何非线性、材料非线性,采用多线性随动强化的本构模型。梁、柱、螺栓、加强板、垫板都用SOLID45建立模型,采用LINK10模拟钢绞线。在建模和分析过程中充分考虑了接触摩擦和预应力,接触对用CONTACT174单元来定义,采用预应力单元PRETS179来模拟施加螺栓、钢绞线的预应力。将有限元模拟曲线和试验曲线进行对比分析发现,二者吻合较好,表明利用ANSYS有限元程序能够较真实地模拟自复位梁柱连接节点在循环荷载作用下的受力性能。     

多目标优化方法在输电塔阻尼器布置中的应用

为了更深入的研究结构风振控制中阻尼器的位置优化问题，以遗传算法为基础，应用多目标优化方法对输电塔阻尼器的合理布置进行了探讨，并提出了一种改进的适应性权重--代间比较权重.选取输电塔的H∞范数和阻尼器的总量作为优化的目标函数，对适应性权重与代间比较权重方法的优化效果进行了对比.优化结果表明，应用代间比较权重方法只需较少的进化代数即可获得合理的阻尼器布置形式，不仅有效地控制了输电塔的风振，同时减少了阻尼器的安装数量     

单角钢构件稳定承载力设计方法与研究综述

中国《钢结构设计规范》对单角钢截面构件的设计规定相对简化甚至空白。为了解决这个问题,通过对比分析美国钢结构规范ANSI/AISC360—2010、英国钢结构规范BS5950—1：2000和欧洲钢结构规范Eurocode 3对单角钢构件受压(包括轴心受压和单面连接单角钢受压)、受弯的设计规定发现：美国规范中当分肢的宽厚比b/t≤20时只考虑弯曲屈曲的规定不甚合理;英国规范对单角钢梁的规定偏于保守。最后,提出3条建议：深入开展单角钢用作受弯构件时的承载力研究;将单角钢分肢、工字钢与槽钢截面的自由外伸翼缘三者作为“非加劲板”对待时宜考虑板件间约束的强弱;将局部稳定和整体稳定两方面验算统一为考虑了局部屈曲影响的构件整体承载力验算。     

双角钢十字组合截面偏心压杆承载力研究

输电工程中输电塔主材通常采用双角钢十字组合截面的方式,其受力情况非常复杂。通过对12组双角钢十字组合截面偏心压杆的足尺试验和有限元分析, 考察了单节间和双节间压杆的受力性能和破坏模式, 并利用多参数有限元分析了宽厚比、长细比以及填板数量和布置方式等主要参数对压杆承载力的影响, 提出了其组合截面承载力计算方法, 并与试验和有限元所得的结果进行了比较。结果表明：基于偏心的双角钢十字组合截面压杆建议计算方法合理有效,具有较好的适用性。     

输电铁塔角钢无损加固分析与计算方法

对于运行时间较长或有扩容改建要求的服役输电铁塔,部分构件承载力不足将导致其无法满足更高的设计要求,有必要通过角钢构件加固来提升其承载性能。以输电铁塔中典型角钢为研究对象,提出输电铁塔无损加固方法,该方法采用螺栓与夹具使原构件与加固构件形成组合加固构件,组合构件对原构件不造成损伤,且结构简单、应用性强;建立细化的组合构件数值模型,研究原构件长细比、夹具间距（数量）、钢材特性对组合构件加固效果的影响,提出组合构件受压承载力计算方法。结果表明：提出的加固方法加固效果显著,加固水平最高达到56.34%;原构件长细比对组合构件受压承载力提升水平影响明显,组合构件的提升效果随着原构件长细比的增大而逐渐显著;当夹具数量为奇数个且夹具间距小于750 mm时,组合构件的加固效果最佳;加固构件的钢材特性对组合构件受压承载力和延性影响较小;提出的组合构件受压承载力计算方法与有限元模拟结果吻合良好。     

大跨越输电铁塔十字组合角钢填板的设计与试验

在输电线路铁塔设计中,经常使用实腹式双拼、四拼组合角钢构件。该类构件通常须在角钢之间加设填板,从而成为一个实腹式整体构件受力.在目前我国钢结构设计规范及输电线路设计规程中,仅简要地提出了填板设置上的构造要求,而对填板及其螺栓的设计计算、具体布置方式均未作详细说明.本文根据材料力学中的榫栓计算原理,并结合试验研究,整理出一套填板及其螺栓的计算方法,以供工程实践参考.     

输电塔K型纵板加劲相贯节点抗压承载力研究

特高压大跨越输电塔采用的纵板加劲节点研究一直较为滞后,设计过程中始终未考虑加劲对节点承载力的影响,中国规范也尚未有明确的计算方法.为此,重点针对K型纵板加劲圆管相贯节点开展系统弹塑性极限承载力研究,结合各几何参数变化,统计分析节点的极限承载力,进一步基于节点塑性区扩展过程,探寻其失效模式并揭示破坏机理;从设计角度总结各参数对节点极限承载力的影响规律.通过多元线性回归,确定了节点极限承载力计算公式,提出纵板加劲节点的承载力修正方法.与数值分析结果对比表明简化公式具有较好的精度,可有效简化计算纵板加劲相贯节点的承载力设计值,指导大跨越输电塔工程的节点设计.     

输电自立塔多塔腿有限元分析

对输电自立塔建立桁架有限元模型进行几何非线性的分析.针对输电自立塔自身结构的特点,在进行多塔腿分析时,对总刚度矩阵的集成提出了一种全新的方法:保留总刚度矩阵中相同的部分,将不同的部分进行替换,并应用VB与Fortran语言编制了一个分析软件.通过算例表明,在进行多塔腿计算时,计算速度大为加快,计算结果能满足设计分析要求.     

T形柱边节点承载力分析

为分析T形柱边节点承载力,采用ANSYS软件对其进行非线性有限元分析.通过与试验结果的对比,验证计算结果的可行性.分析了节点水平箍筋对节点承载力的影响,结果表明,水平箍筋的数量、截面积及钢筋强度等级的提高可以大幅提高节点承载力.同时,以斜压杆原理对现有的节点剪力公式进行了改进.     

输电线铁塔钢材的低温力学和冲击韧性试验

为选择合适的输电线铁塔钢材,防止杆塔因构件发生低温脆性断裂引起的破坏,通过系列室温和低温条件下的单轴拉伸和冲击试验,研究了输电线铁塔用Q345B、Q420B、Q460C钢管和Q345B、Q420B角钢钢材的力学性能和冲击韧性;通过对比分析,评价了钢管和角钢钢材的塑性指标;利用Boltzmann函数曲线拟合,得到了钢管和角钢钢材的韧-脆转变温度.结果表明:钢材的屈服强度和抗拉强度随温度的降低而增大,其塑性指标均能满足规范要求;钢材夏比冲击功值随温度降低而减小,Q345B钢管和角钢钢材的韧脆转变温度较高,抗低温冷脆性能较差,结合拉伸和冲击试验结果,建议在寒冷地区优先采用Q420B钢管,不宜采用Q345B角钢.     

输电钢管塔空间KK型管板连接节点极限承载力

空间KK型管板连接节点作为输电钢管塔中最主要的节点型式,其安全性是整个塔架结构安全的重要保证。相比较于平面K型节点,在考虑实际结构中节点空间效应后的KK型节点的受力性能更为复杂。在平面K型管板节点的试验研究基础上,对两类空间KK型管板节点展开参数化分析,重点讨论了节点几何尺寸参数和主管轴压应力比等因素对节点极限承载力的影响变化规律。结合大量有限元参数分析所得计算结果,并综合考虑各种因素对节点极限承载力的影响,提出了空间KK型管板连接节点在主管管壁局部屈曲破坏模式下的极限承载力建议计算方法。     

高压输电钢管塔柔性法兰承载性能的有限元分析

以某500 k V大跨越输电钢管塔用柔性法兰为研究对象,采用ANSYS软件建立了柔性法兰的三维有限元模型,考虑螺栓、法兰盘接触非线性,获得了轴向载荷下柔性法兰的应力和位移分布情况。通过分析载荷-位移曲线得到了法兰节点的承载力,并与试验结果进行对比,验证了有限元模型的正确性。改变柔性法兰的设计参数再进行有限元计算,得到了各设计参数对法兰节点承载力的影响规律,并据此给出了提高钢管塔柔性法兰承载力的有效措施。     

摆角铣头气体静压轴承的工程设计与数值模拟

对转速为1.6×105r/min的精密摆角铣头主轴系统的2种气体静压轴承,即双排孔圆柱轴承和闭式平面止推轴承进行设计研究.对两种气体静压轴承在不同节流方式、不同节流孔直径下的最佳气膜厚度和对应的最大刚度进行设计计算,得到该轴承结构参数对其刚度的影响规律.利用FLUENT软件对所设计轴承的气体流动状况进行数值模拟,得到偏...