一种输电钢管塔的钢管节点承载力的确定方法技术

本发明专利技术提供一种输电钢管塔的钢管节点承载力的确定方法，通过计算钢管的横向力和弯矩；分别计算上连接肋板和下连接肋板的作用力，并选择上连接肋板和下连接肋板中作用力的值较大的作为连接肋板；计算钢管的局部变形承载力和连接肋板的抗弯承载力和抗剪承载力，比较钢管的局部变形承载力、连接肋板的抗弯承载力和抗剪承载力，得到钢管节点的承载力的值。本发明专利技术提出的输电钢管塔的钢管节点承载力的确定方法，该方法避免了结构在安全储备方面与预期效果存在的偏差，有效的模拟了构件的实际受力情况，且计算过程简单明了，方便设计人员进行钢管节点局部稳定计算，使得输电钢管塔的结构更加可靠稳定，进而保证了输电钢管塔在工作状态中的可靠性与安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及输电钢管塔的钢管节点领域，具体涉及一种输电钢管塔的钢管节点承载力的确定方法。
技术介绍
输电塔则是架空线路的支撑点,在输电塔上架设一个回路则是单回路输电塔,在输电塔上架设两个回路则是双回路输电塔。单回路就是指一个负荷有一个供电电源的回路；双回路就是指一个负荷有两个供电电源的回路。一般，对供电可靠性要求高的企业,或地区重要变电站,均采用双回线供电,这样可保护其中一个电源因故停电，另一个电源可继续供电。但对一般的对供电可靠性要求不高的中小用户往往采用单电源供电。近年来随着架空输点线路钢管塔设计、建设和运行中新技术、新工艺和新材料的应用，输电钢管塔的数量越来越多，钢管节点的局部稳定受到广泛关注。传统的靴型板钢管节点在计算时并不将肋板在抗弯时按由主管壁与肋板组成T型断面考虑，而是将连接节点按受压杆连接肢端面中点沿杆轴线方向至轩杆的净距离与板件厚度的比值来进行稳定计算，未考虑连板高度与钢管直径的关系，也未明确考虑肋板受影响弧长。这样就导致结构在安全储备方面与预期效果存在偏差。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种输电钢管塔的钢管节点承载力的确定方法，该方法避免了结构在安全储备方面与预期效果存在的偏差，有效的模拟了构件的实际受力情况，且计算过程简单明了，方便设计人员进行钢管节点局部稳定计算，使得输电钢管塔的结构更加可靠稳定，进而保证了输电钢管塔在工作状态中的可靠性与安全性。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种输电钢管塔的钢管节点承载力的确定方法，所述钢管节点为钢管与肋板之间的连接节点；所述肋板包括与所述钢管同轴且焊接在钢管壁上的靴型肋板、分别同平面设置在所述靴型肋板两端上连接肋板和下连接肋板；所述肋板与所述连接节点两侧的钢管壁的横截面为T型断面；所述确定方法包括如下步骤：步骤1.计算所述钢管的横向力和弯矩；步骤2.根据所述钢管的横向力和弯矩，分别计算所述上连接肋板和下连接肋板的作用力，并选择所述上连接肋板和下连接肋板中作用力的值较大的作为连接肋板；步骤3.计算所述靴型肋板的轴力影响系数，并根据所述轴力影响系数计算所述钢管的局部变形承载力；步骤4.分别计算所述连接肋板的抗弯承载力和抗剪承载力；步骤5.比较所述钢管的局部变形承载力、所述连接肋板的抗弯承载力和抗剪承载力；其中的最小值与所述轴力影响系数的乘积即为所述钢管节点的承载力的值。优选的，所述步骤1之前，包括：测量所述钢管的直径、屈服力、偏心距离、内壁半径和钢管壁的厚度；分别测量所述钢管到不同位置的第一杆件、第二杆件和第三杆件之间的斜材内力和夹角；测量所述肋板的厚度、所述上连接肋板和上连接肋板之间的高度；测量位于所述T型断面上的钢管壁的弧长；测量所述靴型肋板的轴力。优选的，所述步骤1，包括：1-1.根据所述钢管到不同位置的第一杆件、第二杆件和第三杆件之间的斜材内力和夹角及所述钢管的直径和偏心距离，分别计算所述钢管的横向力和剪力；1-2.根据所述钢管的剪力，计算所述钢管的弯矩。优选的，所述步骤1-1，包括：a.计算所述钢管的横向力P：P＝F1*sinθ1+F2*sinθ2+F3*sinθ3；b.计算所述钢管的剪力Q：Q＝F1*cosθ1-F2*cosθ2-F3*cosθ3；式中，F1、F2、F3分别为所述钢管到不同位置的第一杆件、第二杆件和第三杆件之间的斜材内力，θ1、θ2、θ3分别为所述钢管到不同位置的第一杆件、第二杆件和第三杆件之间的斜材夹角。优选的，所述步骤1-2，包括：根据所述钢管的剪力，计算所述钢管的弯矩M：M＝Q*(D/2-e)*0.1；式中，Q为所述钢管的剪力，D为所述钢管的直径，e为所述钢管得偏心距离。优选的，所述步骤2，包括：2-1.根据所述钢管的横向力和弯矩，计算所述上连接肋板的作用力Pv1：Pv1＝M/B/0.1+P/2；2-2.根据所述钢管的横向力P和弯矩M，计算所述下连接肋板的作用力Pv2：Pv2＝-M/B/0.1+P/2其中，P为所述钢管的横向力，M为所述钢管的弯矩，B为所述上连接肋板和上连接肋板之间的高度；2-3.选择所述上连接肋板和下连接肋板中作用力的值较大的作为连接肋板。优选的，所述步骤3，包括：3-1.根据所述靴型肋板的轴力和所述钢管的屈服力，计算所述靴型肋板的轴力影响系数β：β1＝1-(1.67N/Ny/1.5-0.67)2N/Ny/1.5；若β1≤0.4，则β1的值即为轴力影响系数β的值；若β1＞0.4，则轴力影响系数β的值为1；式中，β1为所述靴型肋板的轴力影响系数β的参数值，N为所述靴型肋板的轴力，Ny为所述钢管的屈服力；3-2.根据所述靴型肋板的轴力影响系数β，计算所述钢管的局部变形承载力Py1：Py1＝21C*(0.1T)2*f*β/D；式中，C为位于所述T型断面上的钢管壁的弧长，f为所述钢管的设计值，T为钢管壁的厚度，D为所述钢管的直径。优选的，所述步骤4，包括：4-1.计算所述T型断面的翼缘宽度；并根据所述翼缘宽度计算所述T型断面的面积比例；4-2.根据所述T型断面的面积比例计算所述连接肋板的抗弯承载力，并计算所述连接肋板的抗剪承载力。优选的，所述步骤4-1，包括：c.计算所述T型断面的翼缘宽度Be：Be=1.52(T*r);]]>d.计算所述T型断面的面积比例k：k＝Be*T/R/tr；式中，T为所述钢管壁的厚度，r为所述钢管的内壁半径，tr为所述肋板的厚度，R为所述T型断面上的肋板的高度。优选的，所述步骤4-2，包括：e.根据所述T型断面的面积比例计算所述连接肋板的抗弯承载力：若所述T型断面的面积比例k≤1，则所述连接肋板的抗弯承载力Py2为：Py2＝2(0.1R)2*tr*fr(1+2k-k2)/C；若所述T型断面的面积比例k＞1，则所述连接肋板的抗弯承载力Py2为：Py2＝4(0.1R)2*tr*fr/C；f.计算所述连接肋板的抗剪承载力Py3：Py3=2*0.1R*0.1tr*fr/3;]]>式中，tr为所述肋板的厚度，fr为所述肋板的设计值，k为T型断面的面积比例，R为所述T型断面上的肋板的高度，C为位于所述T型断面上的钢管壁的弧长；优选的，所述步骤5，包括：所述钢管节点的计算承载力通过下式确定：Py＝MIN(Py1，Py2，Py3)*β；其中，Py为计算承载力。从上述的技术方案可以看出，本专利技术提供了一种输电钢管塔的钢管节点承载力的确定方法，通过计算钢管的横向力和弯矩；分别计算上连接肋板和下连接肋板的作用力，并选择上连接肋板和下连接肋板中作用力的值较大的作为连接肋板；计算钢管的局部变形承载力和连接肋板的抗弯承载力和抗剪承载力,比较钢管的局部变形承载力、连接肋板的抗弯承载力和抗剪承载力，得到钢管节点的承载力的值。本专利技术提出的输电钢管塔的钢管节点承载力的确定方法，该方法避免了结构在安全储备方面与预期效果存在的偏差，有效的模拟了构件的实际受力情况，且配合示意图后计算公式简单明了，方便设计人员进行钢管节点局部稳定计算，使得输电钢管塔的结构更加可靠稳定，进而保证了输电钢管塔在工作状态中的可靠性与安全性。与最接近的现有技术比，本专利技术提供的技术方案具有以下优异效果：1、本专利技术所提供的技术方案中，通过确定钢管的横向力和弯矩；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输电钢管塔的钢管节点承载力的确定方法，所述钢管节点为钢管与肋板之间的连接节点；所述肋板包括与所述钢管同轴且焊接在钢管壁上的靴型肋板、分别同平面设置在所述靴型肋板两端上连接肋板和下连接肋板；其特征在于，所述肋板与所述连接节点两侧的钢管壁的横截面为T型断面；所述确定方法包括如下步骤：步骤1.计算所述钢管的横向力和弯矩；步骤2.根据所述钢管的横向力和弯矩，分别计算所述上连接肋板和下连接肋板的作用力，并选择所述上连接肋板和下连接肋板中作用力的值较大的作为连接肋板；步骤3.计算所述靴型肋板的轴力影响系数，并根据所述轴力影响系数计算所述钢管的局部变形承载力；步骤4.分别计算所述连接肋板的抗弯承载力和抗剪承载力；步骤5.比较所述钢管的局部变形承载力、所述连接肋板的抗弯承载力和抗剪承载力；其中的最小值与所述轴力影响系数的乘积即为所述钢管节点的承载力的值。

【技术特征摘要】
1.一种输电钢管塔的钢管节点承载力的确定方法，所述钢管节点为钢管与肋板之间的连接节点；所述肋板包括与所述钢管同轴且焊接在钢管壁上的靴型肋板、分别同平面设置在所述靴型肋板两端上连接肋板和下连接肋板；其特征在于，所述肋板与所述连接节点两侧的钢管壁的横截面为T型断面；所述确定方法包括如下步骤：步骤1.计算所述钢管的横向力和弯矩；步骤2.根据所述钢管的横向力和弯矩，分别计算所述上连接肋板和下连接肋板的作用力，并选择所述上连接肋板和下连接肋板中作用力的值较大的作为连接肋板；步骤3.计算所述靴型肋板的轴力影响系数，并根据所述轴力影响系数计算所述钢管的局部变形承载力；步骤4.分别计算所述连接肋板的抗弯承载力和抗剪承载力；步骤5.比较所述钢管的局部变形承载力、所述连接肋板的抗弯承载力和抗剪承载力；其中的最小值与所述轴力影响系数的乘积即为所述钢管节点的承载力的值。2.如权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述步骤1之前，包括：测量所述钢管的直径、屈服力、偏心距离、内壁半径和钢管壁的厚度；分别测量所述钢管到不同位置的第一杆件、第二杆件和第三杆件之间的斜材内力和夹角；测量所述肋板的厚度、所述上连接肋板和上连接肋板之间的高度；测量位于所述T型断面上的钢管壁的弧长；测量所述靴型肋板的轴力。3.如权利要求2所述的确定方法，其特征在于，所述步骤1，包括：1-1.根据所述钢管到不同位置的第一杆件、第二杆件和第三杆件之间的斜材内力和夹角及所述钢管的直径和偏心距离，分别计算所述钢管的横向力和剪力；1-2.根据所述钢管的剪力，计算所述钢管的弯矩。4.如权利要求3所述的确定方法，其特征在于，所述步骤1-1，包括：a.计算所述钢管的横向力P：P＝F1*sinθ1+F2*sinθ2+F3*sinθ3；b.计算所述钢管的剪力Q：Q＝F1*cosθ1-F2*cosθ2-F3*cosθ3；式中，F1、F2、F3分别为所述钢管到不同位置的第一杆件、第二杆件和第三杆件之间的斜材内力，θ1、θ2、θ3分别为所述钢管到不同位置的第一杆件、第二杆件和第三杆件之间的斜材夹角。5.如权利要求3或4所述的确定方法，其特征在于，所述步骤1-2，包括：根据所述钢管的剪力，计算所述钢管的弯矩M：M＝Q*(D/2-e)*0.1；式中，Q为所述钢管的剪力，D为所述钢管的直径，e为所述钢管得偏心距离。6.如权利要求5所述的确定方法，其特征在于，所述步骤2，包括：2-1.根据所述钢管的横向力和弯矩，计算所述上连接肋板的作用力Pv1：Pv1＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：房正刚，王景朝，王轶，黄彭，马潇，杨臻，冯国巍，沈鸿冰，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网天津市电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11