CN105275247B - 一种输电铁塔主材连接强度的确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种确定输电铁塔主材连接强度的确定方法，所述主材之间靠螺栓和连板连接，所述方法为：计算出主材连接段长度，得出折减系数，考虑螺栓的剪切作用，确定单颗螺栓的单面抗剪承载力、单颗螺栓单面的挤压承载力，通过考虑杆塔应力扩散角来确定应力扩散距离、应力扩散宽度以及应力扩散边到中心的宽度，同时确定连板的有效宽度、连板的净面积以及内外包钢的净面积，从而确定出主材的接头强度，并算出连接螺栓的数量、内外包钢规格以及连接板的规格，从而确定最终的主材连接形式。该方法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，方便设计人员进行杆塔计算。
Description
技术领域：
本发明涉及一种确定主材连接的方法，更具体涉及一种输电铁塔主材连接强度的确定方法。
背景技术：
近年来随着输电线路的不断发展，输电铁塔的数量越来越多，铁塔的工程质量受到广泛关注。传统的铁塔主材连接在计算时并不考虑连接对结构强度的影响，直接按照材料的设计强度进行设计计算，即使部分设计计算考虑了不同的连接方式，大多也没有考虑螺栓连接对构件的挤压作用，未考虑构件在焊接后清根或铲背后对构件截面的削弱以及应力扩散对结构的影响。这样就导致结构在安全储备方面并不能达到预期效果。
发明内容：
本发明的目的是提供一种输电铁塔主材连接强度的确定方法，该方法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，方便设计人员进行杆塔计算。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种输电铁塔主材连接强度的确定方法，所述主材之间用螺栓和连板连接；所述方法包括以下步骤：
(1)确定所述主材的折减系数；
(2)确定单颗螺栓的单面抗剪承载力和单面挤压承载力；
(3)确定连板的有效宽度、连板的净面积、内包钢的净面积和外包钢的净面积；
(4)确定所述主材的接头强度；
(5)确定主材连接形式。
本发明提供的一种输电铁塔主材连接强度的确定方法，所述步骤(1)中的折减系数通过所述主材连接段的长度确定，所述长度通过下式确定：
Lj＝(m/s-1)d1\(m/s-0.5)d1 (1)
其中，Lj为长度，m为单面肢螺栓数量，s为螺栓排数，d1为螺栓间距。
本发明提供的一种输电铁塔主材连接强度的确定方法，所述步骤折减系数通过下式确定：
A＝1.1-Lj/150/d0 (2)
其中，A为折减系数且A>＝0.7A<＝1.0，d0为螺栓孔径。
本发明提供的另一优选的一种输电铁塔主材连接强度的确定方法，所述步骤(2)中的所述抗剪承载力通过下式确定：
Tj＝A*T1 (3)
其中，A为折减系数，T1为螺栓承载力；
所述单面挤压承载力通过下式确定：
Ty＝0.01Min(d*t*R2,d*t1*R4\0.01Min(d*t*0.5R2,d*t1*R4) (4)
其中，Min为最小值，d为螺栓直径，t为连板厚度，R2为连板挤压强度，t1为包钢肢厚，R4为包钢挤压强度。
本发明提供的再一优选的一种输电铁塔主材连接强度的确定方法，所述步骤(3)中的连板的有效宽度、连板的净面积、内包钢的净面积和外包钢的净面积通过所述铁塔应力扩散距离、应力扩散宽度以及应力扩散边到中心的宽度确定。
本发明提供的又一优选的一种确定输电铁塔主材连接方法，所述连板的有效宽度通过下式确定：
By＝Min(B1,Bz)+Min(B1,Bz) (5)
其中，Min为最小值，B1为连板宽度，Bz为应力扩散边到中心的宽度；
所述连板的净面积通过下式确定：
Ab＝0.01(By*t*2-t*t-2*1*t*d0) (6)
其中，t为连板厚度，d0为螺栓孔径；
所述内包钢的净面积和外包钢的净面积通过下式确定：
Ag＝(0.8A1-2.23*t1*d0*0.01) (7)
其中，A1为包钢面积，t1为包钢肢厚，d0为螺栓孔径。
本发明提供的又一优选的一种输电铁塔主材连接强度的确定方法，所述铁塔应力扩散距离、应力扩散宽度以及应力扩散边到中心的宽度通过铁塔应力扩散角确定，所述应力扩散距离通过下式确定：
L＝(m/s-1)d1 (8)
其中，m为单面肢螺栓数量，s为螺栓排数，d1为螺栓间距；
所述应力扩散宽度通过下式确定：
Bk＝L*Tanα(9)
其中，L为应力扩散距离，α为应力扩散角；
所述应力扩散边到中心的宽度通过下式确定：
Bz＝Bk+g2+tj/2 (10)
其中，g2为主材准距，tj为单颗螺栓的单面抗剪承载力；
所述应力扩散角α取30°。
本发明提供的又一优选的一种输电铁塔主材连接强度的确定方法，所述步骤(4)中主材的接头强度为主材内力与主材连接处的截面面积之比。
本发明提供的又一优选的一种输电铁塔主材连接强度的确定方法，所述步骤(5)通过确定螺栓的数量、内包钢规格、外包钢规格以及连接板的规格确定所述主材的连接方式。
本发明提供的又一优选的一种输电铁塔主材连接强度的确定方法，所述连接方式包括四肢单包角钢、四肢双包角钢、双肢单包角钢、双肢双包角钢、单肢单包角钢和单肢双包角钢；所述包角钢面积取所述角钢面积的0.8倍。
和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果
1、本发明中考虑构件在焊接后清根或铲背后对构件截面削弱的影响系数；
2、本发明考虑了应力扩散对构件的影响；
3、本发明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，方便设计人员进行杆塔计算；
4、本发明更为准确的模拟了构件的实际受力情况；
5、本发明可以在安全储备方面达到预期效果；
附图说明
图1为本发明的主材连接断面示意图；
图2为本发明的四肢单包角钢连接示意图；
图3为本发明的四肢双包角钢连接示意图；
图4为本发明的双肢单包角钢连接示意图；
图5为本发明的双肢双包角钢连接示意图；
图6为本发明的单肢单包角钢连接示意图；
图7为本发明的单肢双包角钢连接示意图
图8为本发明方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。
实施例1：
如图1-8所示，本例的发明输电铁塔主材连接强度的确定方法，所述主材之间用螺栓和连板连接；所述方法包括以下步骤：
(1)确定所述主材的折减系数；
(2)确定单颗螺栓的单面抗剪承载力和单面挤压承载力；
(3)确定连板的有效宽度、连板的净面积、内包钢的净面积和外包钢的净面积；
(4)确定所述主材的接头强度；
(5)确定主材连接形式。
所述步骤(1)中的折减系数通过所述主材连接段的长度确定，所述长度通过下式确定：
Lj＝(m/s-1)d1\(m/s-0.5)d1 (1)
其中，Lj为长度，m为单面肢螺栓数量，s为螺栓排数，d1为螺栓间距。
所述步骤折减系数通过下式确定：
A＝1.1-Lj/150/d0 (2)
其中，A为折减系数且A>＝0.7A<＝1.0，d0为螺栓孔径。
所述步骤(2)中的所述抗剪承载力通过下式确定：
Tj＝A*T1 (3)
其中，A为折减系数，T1为螺栓承载力；
所述单面挤压承载力通过下式确定：
Ty＝0.01Min(d*t*R2,d*t1*R4\0.01Min(d*t*0.5R2,d*t1*R4) (4)
其中，Min为最小值，d为螺栓直径，t为连板厚度，R2为连板挤压强度，t1为包钢肢厚，R4为包钢挤压强度。
所述步骤(3)中的连板的有效宽度、净面积和内外包钢的净面积通过所述铁塔应力扩散距离、应力扩散宽度以及应力扩散边到中心的宽度确定。
所述连板的有效宽度通过下式确定：
By＝Min(B1,Bz)+Min(B1,Bz) (5)
其中，Min为最小值，B1为连板宽度，Bz为应力扩散边到中心的宽度；
所述连板的净面积通过下式确定：
Ab＝0.01(By*t*2-t*t-2*1*t*d0) (6)
其中，t为连板厚度，d0为螺栓孔径；
所述内外包钢的净面积通过下式确定：
Ag＝(0.8A1-2.23*t1*d0*0.01) (7)
其中，A1为包钢面积，t1为包钢肢厚，d0为螺栓孔径。
所述铁塔应力扩散距离、应力扩散宽度以及应力扩散边到中心的宽度通过铁塔应力扩散角确定，所述应力扩散距离通过下式确定：
L＝(m/s-1)d1 (8)
其中，m为单面肢螺栓数量，s为螺栓排数，d1为螺栓间距；
所述应力扩散宽度通过下式确定：
Bk＝L*Tan300 (9)
其中，L为应力扩散距离；
所述应力扩散边到中心的宽度通过下式确定：
Bz＝Bk+g2+tj/2 (10)
其中，g2为主材准距，tj为单颗螺栓的单面抗剪承载力；
所述应力扩散角取30°。
所述步骤(4)中主材的接头强度为主材内力与主材连接处的截面面积之比。
所述步骤(5)通过确定螺栓的数量、内外包钢规格以及连接板的规格确定所述主材的连接方式。
所述连接方式包括四肢单包角钢、四肢双包角钢、双肢单包角钢、双肢双包角钢、单肢单包角钢和单肢双包角钢；所述包角钢面积取所述角钢面积的0.8倍。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员尽管参照上述实施例应当理依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种输电铁塔主材连接强度的确定方法，所述主材之间用螺栓和连板连接；其特征在于：所述方法包括以下步骤：
(1)确定所述主材的折减系数；
(2)确定单颗螺栓的单面抗剪承载力和单面挤压承载力；
(3)确定连板的有效宽度、连板的净面积、内包钢的净面积和外包钢的净面积；
(4)确定所述主材的接头强度；
(5)确定主材连接形式。
2.如权利要求1所述的一种输电铁塔主材连接强度的确定方法，其特征在于：所述步骤(1)中的折减系数通过所述主材连接段的长度确定，所述长度通过下式确定：
Lj＝(m/s-1)d1\(m/s-0.5)d1 (1)
其中，Lj为长度，m为单面肢螺栓数量，s为螺栓排数，d1为螺栓间距。
3.如权利要求2所述的一种输电铁塔主材连接强度的确定方法，其特征在于：所述步骤(1)中的折减系数通过下式确定：
A＝1.1-Lj/150/d0 (2)
其中，A为折减系数且A>＝0.7，A<＝1.0，[0.7,1.0]，d0为螺栓孔径。
4.如权利要求1所述的一种输电铁塔主材连接强度的确定方法，其特征在于：所述步骤(2)中的所述抗剪承载力通过下式确定：
Tj＝A*T1 (3)
其中，A为折减系数，T1为螺栓承载力；
所述单面挤压承载力通过下式确定：
Ty＝0.01Min(d*t*R2,d*t1*R4\0.01Min(d*t*0.5R2,d*t1*R4) (4)
其中，Min为最小值，d为螺栓直径，t为连板厚度，R2为连板挤压强度，t1为包钢肢厚，R4为包钢挤压强度。
5.如权利要求1所述的一种输电铁塔主材连接强度的确定方法，其特征在于：所述步骤(3)中的连板的有效宽度、连板的净面积、内包钢的净面积和外包钢的净面积通过所述铁塔应力扩散距离、应力扩散宽度以及应力扩散边到中心的宽度确定。
6.如权利要求5所述的一种输电铁塔主材连接强度的确定方法，其特征在于：所述连板的有效宽度通过下式确定：
By＝Min(B1,Bz)+Min(B1,Bz) (5)
其中，Min为最小值，B1为连板宽度，Bz为应力扩散边到中心的宽度；
所述连板的净面积通过下式确定：
Ab＝0.01(By*t*2-t*t-2*1*t*d0) (6)
其中，t为连板厚度，d0为螺栓孔径；
所述内包钢的净面积和外包钢的净面积通过下式确定：
Ag＝(0.8A1-2.23*t1*d0*0.01) (7)
其中，A1为包钢面积，t1为包钢肢厚，d0为螺栓孔径。
7.如权利要求6所述的一种输电铁塔主材连接强度的确定方法，其特征在于：所述铁塔应力扩散距离、应力扩散宽度以及应力扩散边到中心的宽度通过铁塔应力扩散角确定，所述应力扩散距离通过下式确定：
L＝(m/s-1)d1 (8)
其中，m为单面肢螺栓数量，s为螺栓排数，d1为螺栓间距；
所述应力扩散宽度通过下式确定：
Bk＝L*Tanα (9)
其中，L为应力扩散距离，α为应力扩散角；
所述应力扩散边到中心的宽度通过下式确定：
Bz＝Bk+g2+tj/2 (10)
其中，g2为主材准距，tj为单颗螺栓的单面抗剪承载力；
所述应力扩散角α取30°。
8.如权利要求1所述的一种输电铁塔主材连接强度的确定方法，其特征在于：所述步骤(4)中主材的接头强度为主材内力与主材连接处的截面面积之比。
9.如权利要求1所述的一种输电铁塔主材连接强度的确定方法，其特征在于：所述步骤(5)通过确定螺栓的数量、内包钢规格、外包钢规格以及连接板的规格确定所述主材的连接方式。
10.如权利要求9所述的一种输电铁塔主材连接强度的确定方法，其特征在于：所述连接方式包括四肢单包角钢、四肢双包角钢、双肢单包角钢、双肢双包角钢、单肢单包角钢和单肢双包角钢；所述包角钢面积取所述角钢面积的0.8倍。
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