CN113127997A - 一种输电钢管塔用五环板节点环板作用力计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电钢管塔用五环板节点环板作用力计算方法，该方法包括如下步骤：根据作用于五环板节点上的外载荷以及外载荷作用于五环板节点的位置和角度，计算作用在五环板节点上的等效弯矩和集中作用力；然后基于五环板节点的受力特点将五环板节点简化为刚梁‑弹簧支座力学模型，本发明将节点板等效成刚梁，五个环板依次等效成五个弹簧支座，考虑了环板所在截面刚度对其所受作用力大小的影响，对获取的五个环板对应力学模型上五个弹簧支座刚度采用本发明方法进行修正，提高了五环板节点环板作用力的计算精确度；基于修正后的弹簧支座刚度计算弹簧支座变形量；将修正后的弹簧支座变形和其自身的弹簧支座变形量相乘得到环板作用力。本发明可用于指导实际工程的五环板节点设计，从而为实际钢管塔结构提供更为合理的节点布置型式；不仅可以改善节点的受力性能，提高节点区域的局部稳定性，还能充分利用和发挥节点的承载能力和变形能力，减少不必要的钢材浪费。保证节点区域具有良好的受力性能对提高输电钢管塔结构的稳定性和安全性都具有重要意义。

Description

一种输电钢管塔用五环板节点环板作用力计算方法

技术领域

本发明属于结构设计领域，具体涉及一种输电钢管塔用五环板节点环板作用力计算方法。

背景技术

随着电网大发展，同塔双回甚至同塔多回线路日益增多，使得铁塔越来越高，荷载越来越大。钢管塔因其具有良好的力学性能和显著的经济优势在我国特高压和大跨越输电线路中得到了广泛应用。

为了方便施工，钢管塔节点普遍采用插板连接，国内外对钢管塔管板节点的研究主要集中在两环板节点极限承载力方面，对横担与塔身的连接节点研究较少，现有的设计理论尚不完善。横担和塔身连接节点作为钢管塔的关键受力部位，来自不同方向的构件在此交汇，受力状态复杂多变，局部稳定性问题非常突出。为了防止节点发生局部变形失稳，使其具有良好的变形和承载性能，实际工程中已采用了环形加劲板(下文简称环板)改善节点的受力性能。横担下平面与塔身连接部位常采用五环板节点，在进行节点设计时，需要确定各个环板的作用力，然而，国内现行规范仅给出了两环板、三环板和四环板节点环板作用力的计算方法，对于五环板节点环板作用力的计算方法尚未给出，设计人员在确定此类节点各个环板作用力时常依赖于以往的设计经验，五环板节点设计面临很多不确定因素。因此，亟需提出一种能准确得到五环板节点环板作用力计算方法指导五环板节点设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种输电钢管塔用五环板节点环板作用力计算方法，以克服现有技术的不足，给出五环节点所受外荷载分配在各个环板上的作用力，为五环板节点设计提供理论支撑。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种输电钢管塔用五环板节点环板作用力计算方法，包括以下步骤：

S1，根据作用于五环板节点上的外载荷以及外载荷作用于五环板节点的位置和角度，计算作用在五环板节点上的等效弯矩和集中作用力；

S2，基于五环板节点的受力特点将五环板节点简化为刚梁-弹簧支座力学模型，预设五环板节点布置形式，并将五个环板分别命名为环板1、环板2、环板3、环板4和环板5，分别计算每个环板对应力学模型上弹簧支座刚度；

S3，基于五环板节点五个环板的设置位置，对获取的五个环板对应力学模型上五个弹簧支座刚度k₁、k₂、k₃、k₄和k₅进行修正，计算得到修正后五个弹簧支座刚度k_Z1、k_Z2、k_Z3、k_Z4和k_Z5：

k_Z1＝y₁k₁＝(1-δ₂)k₁

k_Z2＝y₂k₂＝k₂，y₂＝1

k_Z4＝y₄k₄＝k₄，y₄＝1

k_Z5＝y₅k₅＝(1-δ₄)k₅

式中：

其中，B为节点板长度，mm；t_g为节点板厚度，mm；H为节点板高度，mm；d₂为第二环板位置，mm；d₃为第三环板位置，mm；d₄为第四环板位置，mm；

S4，根据修正后的五个弹簧支座刚度k_Z1、k_Z2、k_Z3、k_Z4和k_Z5分别计算得到五个弹簧支座变形量；

S5，将每个环板对应的力学模型上修正后的弹簧支座刚度和其自身的弹簧支座变形量相乘即可得到该环板的反向作用力大小。

进一步的，作用于五环板节点上的外载荷为F₁、F₂、F₃，外荷载F₁、F₂、F₃作用于五环板节点上的位置分别为e₁，e₂、e₃，外荷载F₁、F₂、F₃作在其各自位置对应的角度分别为θ₁，θ₂、θ₃，计算作用在五环板节点上的等效弯矩M和集中作用力P：

M＝F₁sinθ₁×e₁+F₂sinθ₂×e₂+F₃ sinθ₃×e₃；

P＝F₁sinθ₁+F₂ sinθ₂+F₃ sinθ₃。

进一步的，作用于五环板节点上的作用力为拉力或者压力。

进一步的，环板等效的弹簧支座刚度计算公式为：

式中：

E—钢材的弹性模量；

G—钢材的剪切模量，取

J_Z—截面惯性矩；

B_e—钢管的有效宽度，取

r—计算系数，

D—主管外径；

t_m—主管壁厚；

R—环板高度；

t_r—环板厚度；

ψ—钢管有效宽度修正系数，ψ＝1-1.07e^-αβ；

α、β均为计算系数，取α＝0.073(t_r/t_m)^0.23，β＝(R/t_m)^1.03；

y₀—截面中性轴高度，

R'—截面中性轴到圆环中心的距离，

A—截面毛截面面积，取A＝B_et_m+Rt_r；

ξ—截面剪应力不均匀系数，取

χ—计算系数，取

进一步的，根据修正后的弹簧支座刚度k_Z1、k_Z2、k_Z3、k_Z4和k_Z5，计算第一环板对应的弹簧支座变形量b_Z1：

式中：

s₁₅＝k_Z1+(1-c₂)k_Z2+(1-c₃)k_Z3+(1-c₄)k_Z4

s₂₅＝c₂(1-c₂)k_Z2+c₃(1-c₃)k_Z3+c₄(1-c₄)k_Z4

s₃₅＝c₂k_Z2+c₃k_Z3+c₄k_Z4+k_Z5

s₄₅＝c₂ ²k_Z2+c₃ ²k_Z3+c₄ ²k_Z4+k_Z5

c₂＝d₂/B

c₃＝d₃/B

c₄＝d₄/B。

进一步的，根据第一环板对应的弹簧支座变形量b_Z1计算第五环板对应的弹簧支座变形量b_Z5：

进一步的，根据第一环板对应的弹簧支座变形量b_Z1和第五环板对应的弹簧支座变形量b_Z5，计算第二环板对应的弹簧支座变形量b_Z2：

b_Z2＝(1-c₂)b_Z1+c₂b_Z5；

进一步的，根据第一环板对应的弹簧支座变形量b_Z1和第五环板对应的弹簧支座变形量b_Z5，计算第三环板对应的弹簧支座变形量b_Z3：

b_Z3＝(1-c₃)b_Z1+c₃b_Z5；

进一步的，根据第一环板对应的弹簧支座变形量b_Z1和第五环板对应的弹簧支座变形量b_Z5，计算第四环板对应的弹簧支座变形量b_Z4：

b_Z4＝(1-c₄)b_Z1+c₄b_Z5。

进一步的，将修正后第一个弹簧支座刚度k_Z1以及第一个弹簧支座变形量b_Z1相乘即可得到第一个环板的作用力大小：

P_v1＝-R₁＝-k_Z1×b_Z1。

进一步的，将修正后第二环板对应的弹簧支座刚度k_Z2以及第二环板对应的弹簧支座变形量b_Z2相乘即可得到第二个环板的作用力大小：

P_v2＝-R₂＝-k_Z2×b_Z2。

进一步的，将修正后第三环板对应的弹簧支座刚度k_Z3以及第三环板对应的弹簧支座变形量b_Z3相乘即可得到第三个环板的作用力大小：

P_v3＝-R₃＝-k_Z3×b_Z3；

进一步的，将修正后第四个弹簧支座刚度k_Z3以及第四个弹簧支座变形量b_Z3相乘即可得到第四个环板的作用力大小：

P_v4＝-R₄＝-k_Z4×b_Z4。

进一步的，将修正后第五个弹簧支座刚度k_Z5以及第五个弹簧支座变形量b_Z5相乘即可得到第五个环板的作用力大小：

P_v5＝-R₅＝-k_Z5×b_Z5。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明一种输电钢管塔用五环板节点环板作用力计算方法：根据作用于五环板节点上的外载荷以及外载荷作用于五环板节点的位置和角度，计算作用在五环板节点上的等效弯矩和集中作用力；然后基于五环板节点的受力特点将五环板节点简化为刚梁-弹簧支座力学模型，本发明将节点板等效成刚梁，五个环板依次等效成五个弹簧支座，考虑了环板所在截面刚度对其所受作用力大小的影响，对获取的五个环板对应力学模型上五个弹簧支座刚度采用本发明方法进行修正，提高了五环板节点环板作用力的计算精确度；基于修正后的弹簧支座刚度和其自身的弹簧支座变形量能够得到任意布置形式的五环板节点环板作用力。本发明可为实际工程的五环板节点设计提供理论支撑，通过更为合理的节点布置型式，不仅可以改善节点的受力性能，提高节点区域的局部稳定性，还能充分利用和发挥节点的承载能力和变形能力，减少不必要的钢材浪费。保证横担和塔身连接部位节点区域具有良好的受力性能对提高输电钢管塔结构的稳定性和安全性都具有重要意义。

附图说明

图1是本发明实施例中五环板节点的刚梁弹簧支座力学模型计算简图。

图2是本发明实施例中五环板节点受力简图。

图3是本发明实施例中五环板节点几何参数示意图。

图4是本发明实施例中五环板节点环板作用力采用不同计算方法的结果对比图。

图5是本发明实施例中五环板节点环板作用力计算方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

基于五环板节点的受力特点，将五环板节点简化为刚梁-弹簧支座力学模型，如图1所示，节点板等效成刚梁，五个环板分别等效为五个弹簧支座，外荷载作用下产生的弹簧支座反力大小R即为环板作用力大小P_v；依次计算五个弹簧支座的刚度和变形，两者相乘即得到环板作用力。

如图5所示，一种输电钢管塔用五环板节点环板作用力计算方法，包括以下步骤：

S1，根据作用于五环板节点上的外载荷以及外载荷作用于五环板节点的位置和角度，计算作用在五环板节点上的等效弯矩M和集中作用力P，其中作用力为压力或拉力；

如图2所示的五环板节点，其中已知外荷载F₁、F₂、F₃大小，外荷载F₁、F₂、F₃作用于五环板节点上的位置分别为e₁，e₂、e₃，外荷载F₁、F₂、F₃作在其各自位置对应的角度分别为θ₁，θ₂、θ₃，计算作用在五环板节点上的等效弯矩M和集中作用力P：

M＝F₁ sinθ₁×e₁+F₂ sinθ₂×e₂+F₃ sinθ₃×e₃；

P＝F₁ sinθ₁+F₂ sinθ₂+F₃ sinθ₃。

S2，基于五环板节点的受力特点，将五环板节点简化为刚梁-弹簧支座力学模型，预设五环板节点布置形式，并将五个环板分别命名为环板1、环板2、环板3、环板4和环板5，分别计算五个环板对应力学模型上位置的刚度；

本申请将五环板节点简化为刚梁-弹簧支座力学模型，五个环板分别等效为五个弹簧支座，分别计算五个弹簧支座刚度k₁(第一弹簧支座刚度)、k₂(第二弹簧支座刚度)、k₃(第三弹簧支座刚度)、k₄(第四弹簧支座刚度)和k₅(第五弹簧支座刚度)；

五个环板等效成的弹簧支座刚度计算公式采用下式进行计算：

式中：

E—钢材的弹性模量(MPa)；

G—钢材的剪切模量(MPa)，取

J_Z—截面惯性矩(mm⁴)；

B_e—钢管的有效宽度(mm)，取

r—计算系数，

D—主管外径(mm)；

t_m—主管壁厚(mm)；

R—环板高度(mm)；

t_r—环板厚度(mm)；

ψ—钢管有效宽度修正系数，ψ＝1-1.07e^-αβ；

α、β均为计算系数，取α＝0.073(t_r/t_m)^0.23，β＝(R/t_m)^1.03；

y₀—截面中性轴高度(mm)，

R'—截面中性轴到圆环中心的距离(mm)，

A—截面毛截面面积(mm²)，取A＝B_et_m+Rt_r；

ξ—截面剪应力不均匀系数，取

χ—计算系数，取

主管几何参数：主管外径D，主管壁厚t_m；节点板几何参数：节点板长度B，节点板厚度t_g，节点板高度H；五环板节点上的五个环板由一侧至另一侧分别为第一环板(环板1)、第二环板(环板2)、第三环板(环板3)、第四环板(环板4)和第五环板(环板5)，五个环板的几何参数分别为：第一环板高度R₁，第一环板厚度t_r1；第二环板高度R₂，第二环板厚度t_r2；第三环板高度R₃，第三环板厚度t_r3；第四环板高度R₄，第四环板厚度t_r4；第五环板高度R₅，第五环板厚度t_r5；五个环板中其中两个环板对应力学模型上的弹簧支座分别位于节点板的两端，本申请取第一环板位置d₁＝0；第二环板位置d₂，第三环板位置d₃，第四环板位置d₄，第五环板位置d₅＝B；钢材的弹性模量E，钢材的泊松比ν。

S3，基于五环板节点五个环板的设置位置，对获取的每个环板对应力学模型上位置的弹簧刚度进行修正，本申请针对五个弹簧支座刚度k₁、k₂、k₃、k₄和k₅进行修正，计算得到修正后弹簧支座刚度k_Z1、k_Z2、k_Z3、k_Z4和k_Z5，修正公式如下：

k_Z1＝y₁k₁＝(1-δ₂)k₁(y₁≥0)

k_Z2＝y₂k₂＝k₂，y₂＝1

k_Z4＝y₄k₄＝k₄，y₄＝1

k_Z5＝y₅k₅＝(1-δ₄)k₅(y₅≥0)

式中：

S4，根据修正后的五个弹簧支座刚度k_Z1、k_Z2、k_Z3、k_Z4和k_Z5计算五个弹簧支座变形量b_Z1、b_Z2、b_Z3、b_Z4和b_Z5：

计算五个弹簧支座变形b_Z1、b_Z2、b_Z3、b_Z4和b_Z5采用下式：

b_Z2＝(1-c₂)b_Z1+c₂b_Z5

b_Z3＝(1-c₃)b_Z1+c₃b_Z5

b_Z4＝(1-c₄)b_Z1+c₄b_Z5

式中的计算参数有：

s₁₅＝k_Z1+(1-c₂)k_Z2+(1-c₃)k_Z3+(1-c₄)k_Z4

s₂₅＝c₂(1-c₂)k_Z2+c₃(1-c₃)k_Z3+c₄(1-c₄)k_Z4

s₃₅＝c₂k_Z2+c₃k_Z3+c₄k_Z4+k_Z5

s₄₅＝c₂ ²k_Z2+c₃ ²k_Z3+c₄ ²k_Z4+k_Z5

c₂＝d₂/B

c₃＝d₃/B

c₄＝d₄/B；

S5，将修正后五个弹簧支座刚度k_Z1、k_Z2、k_Z3、k_Z4、k_Z5和五个弹簧支座变形量b_Z1、b_Z2、b_Z3、b_Z4、b_Z5相乘即可得到五个环板反向作用力大小：

P_v1＝-R₁＝-k_Z1×b_Z1

P_v2＝-R₂＝-k_Z2×b_Z2

P_v3＝-R₃＝-k_Z3×b_Z3

P_v4＝-R₄＝-k_Z4×b_Z4

P_v5＝-R₅＝-k_Z5×b_Z5。

实施例：

如图5所示，本实施方式中五环板节点环板作用力具体的计算步骤如下：

步骤一：计算作用在五环板节点上的等效弯矩M和集中作用力P；

如图2所示，对于所选取的五环板节点算例，F₁、F₂、F₃大小及其作用角度θ₁，θ₂、θ₃和作用位置e₁，e₂、e₃分别为：F₁＝20.57kN，θ₁＝50°，e₁＝294.96mm；F₂＝-20kN，θ₂＝52°，e₂＝516.65mm；F₃＝150kN，θ₃＝90°，e₃＝490.5mm。

M＝F₁sinθ₁×e₁+F₂sinθ₂×e₂+F₃sinθ₃×e₃

＝20.57×sin50°×294.96-20×sin52°×516.65+150×sin90°×490.5

＝57938.32kN/mm

P＝F₁sinθ₁+F₂ sinθ₂+F₃sinθ₃

＝20.57×sin50°-20.57×sin52°+150×sin90°

＝150kN

步骤二：根据五环板节点上五环板布置形式，预设五环板节点布置形式，提取关键几何参数及材料参数

如图3所示，本实施例的主管几何参数：主管外径D＝273mm，主管壁厚t_m＝7mm；节点板几何参数：节点板长度B＝819mm，节点板厚度t_g＝16mm，节点板高度H＝279mm；环板几何参数：环板1高度R₁＝80mm，环板1厚度t_r1＝10mm，环板1位置d₁＝0；环板2高度R₂＝120mm，环板2厚度t_r2＝12mm，环板2位置d₂＝270.27mm；环板3高度R₃＝150mm，环板3厚度t_r3＝14mm，环板3位置d₃＝409.5mm；环板4高度R₄＝120mm，环板4厚度t_r4＝12mm，环板4位置d₄＝548.73mm；环板5高度R₅＝80mm，环板5厚度t_r5＝10mm，环板5位置d₅＝819mm；钢材的弹性模量E＝206000MPa，钢材的泊松比ν＝0.3。

步骤三：根据预设的五环板节点布置形式，分别计算每个环板对应力学模型上相应位置的弹簧支座刚度k₁、k₂、k₃、k₄和k₅；

环板1对应的弹簧支座1刚度k₁求解过程：

α＝0.073(t_r1/t_m)^0.23＝0.073×(10/7)^0.23＝0.0792

β＝(R₁/t_m)^1.03＝(80/7)^1.03＝12.295

ψ＝1-1.07e^-αβ＝1-1.07×e^{-0.0792×12.295}＝0.5959

A＝B_et_m+R₁t_r1＝33.596×7+80×10＝1035.172mm²

环板1对应的弹簧支座1刚度：k₁＝154344kN/mm；

重复上述计算过程可分别求得：环板2对应的弹簧支座2刚度：k₂＝336790kN/mm，环板3对应的弹簧支座3刚度k₃＝511056kN/mm，环板4对应的弹簧支座4刚度：k₄＝336790kN/mm，环板5对应的弹簧支座5刚度：k₅＝154344kN/mm

步骤四：基于五环板节点五个环板的设置位置，对五个弹簧支座刚度k₁、k₂、k₃、k₄和k₅进行修正，计算得到修正后五个弹簧支座刚度k_Z1、k_Z2、k_Z3、k_Z4和k_Z5：

k_Z1＝y₁k₁＝(1-δ₂)k₁＝(1-0.380)×154344＝95673kN/mm

k_Z2＝y₂k₂＝k₂＝336790kN/mm

k_Z4＝y₄k₄＝k₄＝336790kN/mm

k_Z5＝y₅k₅＝(1-δ₄)k₅＝(1-0.380)×154344＝95673kN/mm

步骤五：根据修正后的五个弹簧支座刚度k_Z1、k_Z2、k_Z3、k_Z4和k_Z5计算五个弹簧支座变形量b_Z1、b_Z2、b_Z3、b_Z4和b_Z5：

计算参数求解：

c₂＝d₂/B＝270.27/819＝0.33

c₃＝d₃/B＝490.5/819＝0.5

c₄＝d₄/B＝548.73/819＝0.67

s₁₅＝k_Z1+(1-c₂)k_Z2+(1-c₃)k_Z3+(1-c₄)k_Z4

＝95673+(1-0.33)×336790+(1-0.5)×565228+(1-0.67)×336790

＝715077kN/mm

s₂₅＝c₂(1-c₂)k_Z2+c₃(1-c₃)k_Z3+c₄(1-c₄)k_Z4

＝0.33×(1-0.33)×336790+0.5×(1-0.5)×565228+0.67×(1-0.67)×336790

＝290236kN/mm

s₃₅＝c₂k_Z2+c₃k_Z3+c₄k_Z4+k_Z5

＝0.33×336790+0.5×565228+0.67×336790+95673

＝715077kN/mm

s₄₅＝c₂ ²k_Z2+c₃ ²k_Z3+c₄ ²k_Z4+k_Z5

＝0.33²×336790+0.5²×565228+0.67²×336790+95673

＝424866kN/mm

b_Z2＝(1-c₂)b_Z1+c₂b_Z5＝(1-0.33)×(-1.320×10^-4)+0.33×(-0.778×10^-4)

＝-1.141×10^-4mm

b_Z3＝(1-c₃)b_Z1+c₃b_Z5＝(1-0.50)×(-1.320×10^-4)+0.50×(-0.778×10^-4)

＝-1.049×10^-4mm

b_Z4＝(1-c₄)b_Z1+c₄b_Z5＝(1-0.67)×(-1.320×10^-4)+0.67×(-0.778×10^-4)

＝-0.957×10^-4mm

步骤六：分别将修正后的五个弹簧刚度和对应的弹簧支座变形量相乘，依次计算五个环板作用力P_v1-P_v5：

根据步骤四计算得到k_Z1-k_Z5和步骤五计算得到的b_Z1-b_Z5，计算五个环板上的作用力：

P_v1＝-R₁＝-k_Z1×b_Z1＝-95673×(-1.320×10^-4)＝12.63kN；

P_v2＝-R₂＝-k_Z2×b_Z2＝-336790×(-1.141×10^-4)＝38.43kN；

P_v3＝-R₃＝-k_Z3×b_Z3＝-565228×(-1.049×10^-4)＝59.29kN；

P_v4＝-R₄＝-k_Z4×b_Z4＝-336790×(-0.957×10^-4)＝32.23kN；

P_v5＝-R₅＝-k_Z5×b_Z5＝-95673×(-0.778×10^-4)＝7.44kN。

表1五环板节点环板作用力不同计算方法对比结果

借助大型通用有限元分析软件Ansys对五环板节点实施例进行了分析，获得各个环板上作用力，表1列出了本实施例五环板节点环板作用力采用本发明的计算结果和相应的Ansys有限元结果，两者的数值非常接近，最大的误差不超过2kN；从图4的对比结果也可以看出，采用本发明方法得到的五个环板作用力和Ansys有限元分析结果吻合良好，说明本发明得到的环板作用力符合五环板节点的真实受力情况，可用于计算横担和塔身连接部位的五环板节点环板作用力。

由上述对比结果可知，本发明一种输电钢管塔用五环板节点环板作用力计算方法，能够精确地计算五环板节点环板作用力，计算结果符合节点的真实受力情况，可供实际工程节点设计参考，填补了现有设计规范对五环板节点环板作用力计算方法的空白，为横担和塔身连接部位的关键受力节点设计提供了理论依据。采用本发明得到的五环板节点布置型式合理，对改善节点的受力性能，充分发挥节点的承载能力和变形能力具有重要意义。进一步可为我国特高压线路的建设和安全运行提供技术支撑，对特高压输电线路杆塔结构设计技术的提高具有重要意义。

Claims (10)

1.一种输电钢管塔用五环板节点环板作用力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，根据作用于五环板节点上的外载荷以及外载荷作用于五环板节点的位置和角度，计算作用在五环板节点上的等效弯矩和集中作用力；

S2，基于五环板节点的受力特点将五环板节点简化为刚梁-弹簧支座力学模型，预设五环板节点布置形式，并将五个环板分别命名为环板1、环板2、环板3、环板4和环板5，分别计算每个环板对应力学模型上弹簧支座刚度；

S3，基于五环板节点五个环板的设置位置，对获取的五个环板对应力学模型上五个弹簧支座刚度k₁、k₂、k₃、k₄和k₅进行修正，计算得到修正后五个弹簧支座刚度k_Z1、k_Z2、k_Z3、k_Z4和k_Z5：

k_Z1＝y₁k₁＝(1-δ₂)k₁

k_Z2＝y₂k₂＝k₂，y₂＝1

k_Z4＝y₄k₄＝k₄，y₄＝1

k_Z5＝y₅k₅＝(1-δ₄)k₅

式中：

其中，B为节点板长度，mm；t_g为节点板厚度，mm；H为节点板高度，mm；d₂为第二环板位置，mm；d₃为第三环板位置，mm；d₄为第四环板位置，mm；

S4，根据修正后的五个弹簧支座刚度k_Z1、k_Z2、k_Z3、k_Z4和k_Z5分别计算得到五个弹簧支座变形量；

S5，将每个环板对应的力学模型上修正后的弹簧支座刚度和其自身的弹簧支座变形量相乘即可得到该环板的反向作用力大小。

2.根据权利要求1所述的一种输电钢管塔用五环板节点环板作用力计算方法，其特征在于，作用于五环板节点上的外载荷为F₁、F₂、F₃，外荷载F₁、F₂、F₃作用于五环板节点上的位置分别为e₁，e₂、e₃，外荷载F₁、F₂、F₃作用在其各自位置对应的角度分别为θ₁，θ₂、θ₃，计算作用在五环板节点上的等效弯矩M和集中作用力P：

M＝F₁sinθ₁×e₁+F₂sinθ₂×e₂+F₃sinθ₃×e₃；

P＝F₁sinθ₁+F₂sinθ₂+F₃sinθ₃。

3.根据权利要求1所述的一种输电钢管塔用五环板节点环板作用力计算方法，其特征在于，作用于五环板节点上的集中作用力为拉力或者压力。

4.根据权利要求2所述的一种输电钢管塔用五环板节点环板作用力计算方法，其特征在于，环板等效的弹簧支座刚度计算公式为：

式中：

E—钢材的弹性模量；

G—钢材的剪切模量，取

J_Z—截面惯性矩；

B_e—钢管的有效宽度，取

r—计算系数，

D—主管外径；

t_m—主管壁厚；

R—环板高度；

t_r—环板厚度；

ψ—钢管有效宽度修正系数，ψ＝1-1.07e^-αβ；

α、β均为计算系数，取α＝0.073(t_r/t_m)^0.23，β＝(R/t_m)^1.03；

y₀—截面中性轴高度，

R'—截面中性轴到圆环中心的距离，

A—截面毛截面面积，取A＝B_et_m+Rt_r；

ξ—截面剪应力不均匀系数，取

χ—计算系数，取

5.根据权利要求4所述的一种输电钢管塔用五环板节点环板作用力计算方法，其特征在于，根据修正后的弹簧支座刚度k_Z1、k_Z2、k_Z3、k_Z4和k_Z5，计算第一环板对应的弹簧支座变形量b_Z1：

式中：

s₁₅＝k_Z1+(1-c₂)k_Z2+(1-c₃)k_Z3+(1-c₄)k_Z4

s₂₅＝c₂(1-c₂)k_Z2+c₃(1-c₃)k_Z3+c₄(1-c₄)k_Z4

s₃₅＝c₂k_Z2+c₃k_Z3+c₄k_Z4+k_Z5

s₄₅＝c₂ ²k_Z2+c₃ ²k_Z3+c₄ ²k_Z4+k_Z5

c₂＝d₂/B

c₃＝d₃/B

c₄＝d₄/B。

6.根据权利要求5所述的一种输电钢管塔用五环板节点环板作用力计算方法，其特征在于，根据第一环板对应的弹簧支座变形量b_Z1计算第五环板对应的弹簧支座变形量b_Z5：

7.根据权利要求5所述的一种输电钢管塔用五环板节点环板作用力计算方法，其特征在于，根据第一环板对应的弹簧支座变形量b_Z1和第五环板对应的弹簧支座变形量b_Z5，计算第二环板对应的弹簧支座变形量b_Z2：

b_Z2＝(1-c₂)b_Z1+c₂b_Z5；

根据第一环板对应的弹簧支座变形量b_Z1和第五环板对应的弹簧支座变形量b_Z5，计算第三环板对应的弹簧支座变形量b_Z3：

b_Z3＝(1-c₃)b_Z1+c₃b_Z5；

根据第一环板对应的弹簧支座变形量b_Z1和第五环板对应的弹簧支座变形量b_Z5，计算第四环板对应的弹簧支座变形量b_Z4：

b_Z4＝(1-c₄)b_Z1+c₄b_Z5。

8.根据权利要求5所述的一种输电钢管塔用五环板节点环板作用力计算方法，其特征在于，将修正后第一个弹簧支座刚度k_Z1以及第一个弹簧支座变形量b_Z1相乘即可得到第一个环板的作用力大小：

P_v1＝-R₁＝-k_Z1×b_Z1；

将修正后第二环板对应的弹簧支座刚度k_Z2以及第二环板对应的弹簧支座变形量b_Z2相乘即可得到第二个环板的作用力大小：

P_v2＝-R₂＝-k_Z2×b_Z2；

将修正后第三环板对应的弹簧支座刚度k_Z3以及第三环板对应的弹簧支座变形量b_Z3相乘即可得到第三个环板的作用力大小：

P_v3＝-R₃＝-k_Z3×b_Z3。

9.根据权利要求8所述的一种输电钢管塔用五环板节点环板作用力计算方法，其特征在于，将修正后第四个弹簧支座刚度k_Z3以及第四个弹簧支座变形量b_Z3相乘即可得到第四个环板的作用力大小：

P_v4＝-R₄＝-k_Z4×b_Z4。

10.根据权利要求6所述的一种输电钢管塔用五环板节点环板作用力计算方法，其特征在于，将修正后第五个弹簧支座刚度k_Z5以及第五个弹簧支座变形量b_Z5相乘即可得到第五个环板的作用力大小：

P_v5＝-R₅＝-k_Z5×b_Z5。

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