CN113821960A - 一种确定角钢塔交叉斜材计算长度及长细比的方法 - Google Patents

一种确定角钢塔交叉斜材计算长度及长细比的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113821960A
CN113821960A CN202111160596.8A CN202111160596A CN113821960A CN 113821960 A CN113821960 A CN 113821960A CN 202111160596 A CN202111160596 A CN 202111160596A CN 113821960 A CN113821960 A CN 113821960A
Authority
CN
China
Prior art keywords
crossed
oblique
determining
internal force
materials
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111160596.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113821960B (zh
Inventor
刘红军
吴海洋
黄祖林
白强
李正良
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing University
China Power Engineering Consultant Group Central Southern China Electric Power Design Institute Corp
Original Assignee
Chongqing University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing University filed Critical Chongqing University
Priority to CN202111160596.8A priority Critical patent/CN113821960B/zh
Publication of CN113821960A publication Critical patent/CN113821960A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113821960B publication Critical patent/CN113821960B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/18—Complex mathematical operations for evaluating statistical data, e.g. average values, frequency distributions, probability functions, regression analysis
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2111/00—Details relating to CAD techniques
    • G06F2111/10—Numerical modelling
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Evolutionary Biology (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Probability & Statistics with Applications (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

本发明公开了一种确定角钢塔交叉斜材计算长度及长细比的方法，确定角钢塔交叉斜材计算长度的方法包括步骤：1)分析两根交叉斜材的受力情况、交叉斜材端部的约束情况和两根交叉斜材之间的辅助支撑情况；2)分情况确定交叉斜材计算长度的修正系数K，3)分情况确定交叉斜材的计算长度；确定角钢塔交叉斜材长细比的方法包括步骤：1)确定交叉斜材的计算长度L0；2)根据公式λ＝L0/r分情况确定交叉斜材的计算长细比λ；3)根据修正系数K0确定交叉斜材的实际细长比λ1。采用本发明确定输电线路角钢塔交叉斜材的计算长度及长细比的方法，能准确预测节间的极限承载力，提高铁塔设计的经济性。

Description

一种确定角钢塔交叉斜材计算长度及长细比的方法
技术领域
本发明涉及输电线路角钢塔技术领域，特别涉及一种确定输电线路角钢塔交 叉斜材的计算长度及长细比的方法。
背景技术
输电线路在保证安全的前提下，杆塔的经济性是体现设计先进性的重要指 标，也是赢得市场青睐的必备条件，为了适应市场，并在市场中取得领先地 位，必须对输电线路中的每个环节进行细致研究，精益求精。就稳定性研究而 论，当输电塔承受横向荷载或者一侧输电线断裂时，交叉斜材存在同时受压和 一拉一压两种工况，交叉斜材本身的体量在整个输电塔中的占比也达到了30％ 以上，无论从安全还是经济的角度看交叉斜材，都值得对其开展进一步研究。
目前针对交叉斜材的真型试验研究较少，试验数据匮乏，已有的试验在设 计上存在缺陷，不能准确模拟交叉斜材真实的受力情况。理论研究方面需要结 合科学的试验数据进行分析，目前很多国家都给出了交叉斜材的计算长度判定 方法，如中国的《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》(DL/T 5154-2012) 中给出了交叉斜材的计算长度判定方法，美国的ASCE10-15和欧洲标准EN1993- 3-1等国外规范均涉及了交叉斜材的计算方式，但现有理论对计算长度的取值 方法存在差异，且都是将节间面内失稳与面外失稳分开讨论，都认为其互不影 响；但这将导致交叉斜材稳定承载力与实际斜材受力差距较大。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种确定输电线路角钢塔交叉斜材的计算长度及长 细比的方法，以解决现有确定交叉斜材计算长度及长细比的方法将节间面内失 稳与面外失稳分开讨论，会导致交叉斜材稳定承载力与实际斜材受力差距较大， 不能准确预测节间的极限承载力，不利于提高铁塔设计的经济性的技术问题。
本发明确定角钢塔交叉斜材计算长度的方法包括以下步骤：
1)分析两根交叉斜材的受力情况、交叉斜材端部的约束情况和两根交 叉斜材之间的辅助支撑情况；
2)分情况确定由斜材应力比影响的交叉斜材计算长度的修正系数K：
第一种情况，当两根交叉斜材中一根受拉另一根受压，且交叉斜材的端 部只有一颗螺栓约束时，修正系数K取值范围如下：
Figure BDA0003289585050000021
Figure BDA0003289585050000022
第二种情况，当两根交叉斜材中一根受拉另一根受压，且交叉斜材的端 部有两颗以上的螺栓约束时，修正系数K取值范围如下：
Figure BDA0003289585050000023
Figure BDA0003289585050000024
第三种情况，当两根交叉斜材同时受压时，修正系数K取值范围如下：
Figure BDA0003289585050000025
Figure BDA0003289585050000026
定义交叉斜材与输电线路角钢塔主材的连接点为主节点，定义两根交叉斜 材的交叉连接点为交叉节点，定义交叉斜材与辅助支撑之间的连接点为辅节 点；上述三种情况中，L3为受压交叉斜材两端主节点之间的长度，L2为受压交 叉斜材的交叉节点到其下端主节点的长度，L1为受压交叉斜材的辅节点到其下 端主节点的长度；上述第一种情况和第二种情况中，N为压杆的内力，N0为 拉杆的内力，两者均取绝对值；上述第三中情况中，N和N0分别为两根交叉 斜材的内力，且取N0≤N；N和N0均由设计要求确定；
3)分情况确定交叉斜材的计算长度：
第一种情况，当两根交叉斜材中一根受拉另一根受压，且受拉交叉斜 材的内力大于或等于受压交叉斜材内力的20％，并且两根交叉斜材之间无 辅助支撑时，交叉斜材的计算长度L0取值如下：
L0＝L2
第二种情况，当两根交叉斜材中一根受拉另一根受压，且受拉交叉斜 材的内力大于或等于受压交叉斜材内力的20％，并且两根交叉斜材之间有 辅助支撑时，交叉斜材的计算长度L0取值如下：
L0＝1.07L2
第三种情况，当两根交叉斜材中一根受拉另一根受压，且受拉交叉斜 材的内力小于受压交叉斜材内力的20％时，交叉斜材的计算长度L0取值如 下：
L0＝KL3
第四种情况，当两根交叉斜材同时受压时，交叉斜材的计算长度L0取 值如下：
L0＝KL3。
本发明确定角钢塔交叉斜材长细比的方法包括以下步骤：
1)根据确定角钢塔交叉斜材计算长度的方法确定交叉斜材的计算长度L0；
2)根据如下公式确定交叉斜材的计算长细比λ：
λ＝L0/r
当两根交叉斜材中一根受拉另一根受压，受拉交叉斜材的内力大于或等 于受压交叉斜材内力的20％，并且两根交叉斜材之间无辅助支撑时，r＝ry0， ry0为角钢绕最小轴回转半径；
当两根交叉斜材中一根受拉另一根受压，受拉交叉斜材的内力大于或等 于受压交叉斜材内力的20％，并且两根交叉斜材之间有辅助支撑时，r＝rx， rx为角钢绕连接肢平行轴回转半径；
当两根交叉斜材中一根受拉另一根受压，且受拉交叉斜材的内力小于受 压交叉斜材内力的20％时，r＝rx；
3)分析交叉斜材两端受力情况和约束情况，并根据由端部约束影响的长细 比修正系数K0确定交叉斜材的实际细长比λ1，
λ1＝K0λ
当交叉斜材两端中心受压，且0＜λ＜110时，K0＝1；
当交叉斜材一端中心受压另一端偏心受压，且0＜λ＜110时，K0＝0.69+33/λ；
当交叉斜材两端偏心受压，且0＜λ＜110时，K0＝0.35+71/λ；
当交叉斜材两端无约束，且110＜λ＜200时，K0＝1；
当交叉斜材只有一端有约束，且110＜λ＜225时，K0＝0.79+22.5/λ；
当交叉斜材两端有约束，且110＜λ＜250时，K0＝0.55+46.2/λ。
本发明的有益效果：
本发明确定输电线路角钢塔交叉斜材的计算长度及长细比的方法，其采用 的修正系数K和K0将节间面内失稳与面外失稳进行了结合考虑了，且修正系数 K和K0是结合理论推导和试验得到，采用本发明公开的方法计算交叉斜材的长 细比，再将获得的长细比用于交叉斜材承载力计算，并通过与现有多种规范方 法计算得到的交叉斜材承载力、以及空间试验和真型塔试验得到的交叉斜材承 载力进行比较，验证了采用本发明方法的结果与实验结果更相符，因此采用本 发明确定输电线路角钢塔交叉斜材的计算长度及长细比的方法能准确预测节间 的极限承载力，提高铁塔设计的经济性。
附图说明
图1为压杆受力简图；
图2为拉杆受力简图；
图3为简单节间，图中1-斜材；
图4为辅材节间，图中1-斜材，2-辅材；
图5完全节间，图中1-斜材，2-辅材，3-主材；
图6为交叉斜材试验节间构造图；
图7为应变片布置位置示意图，其中a表示节间应变片布置位置，b表示 辅材节间应变片布置位置，c表示截面测点应变片布置位置。
图8为位移传感器布置位置示意图，其中d表示简单节间位移传感器布置 位置，e表示辅材节间位移传感器布置位置，f表示完全节间位移传感器布置位 置；
图9为与表4对应的修正后交叉斜材稳定承载力对比图；
图10为简单节间试验结果与各方法承载力比较图；
图11为辅助节间试验结果与各方法承载力比较图；
图12为单角钢加载方式示意图，图中a为单角钢两端轴心受压，b为单角 钢一端偏心受压一端轴心受压，c为单角钢两端偏心受压；
图13为单角钢一端轴心受压一端偏心受压的长细比修正系数与计算长细 比之间的线性拟合图；
图14为单角钢一端受约束另一端无约束的长细比修正系数与计算长细比 之间的线性拟合图；
图15为单角钢两端偏心受压的长细比修正系数与计算长细比之间的线性 拟合图；
图16为单角钢两端有约束的长细比修正系数与计算长细比之间的线性拟 合图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
本实施例确定角钢塔交叉斜材计算长度的方法包括以下步骤：
1)分析两根交叉斜材的受力情况、交叉斜材端部的约束情况和两根交 叉斜材之间的辅助支撑情况；
2)分情况确定由斜材应力比影响的交叉斜材计算长度的修正系数K:
第一种情况，当两根交叉斜材中一根受拉另一根受压，且交叉斜材的端 部只有一颗螺栓约束时，修正系数K取值范围如下：
Figure BDA0003289585050000051
Figure BDA0003289585050000061
第二种情况，当两根交叉斜材中一根受拉另一根受压，且交叉斜材的端 部有两颗以上的螺栓约束时，修正系数K取值范围如下：
Figure BDA0003289585050000062
Figure BDA0003289585050000063
第三种情况，当两根交叉斜材同时受压时，修正系数K取值范围如下：
Figure BDA0003289585050000064
Figure BDA0003289585050000065
定义交叉斜材与输电线路角钢塔主材的连接点为主节点，定义两根交叉斜 材的交叉连接点为交叉节点，定义交叉斜材与辅助支撑之间的连接点为辅节 点；上述三种情况中，L3为受压交叉斜材两端主节点之间的长度，L2为受压交 叉斜材的交叉节点到其下端主节点的长度，L1为受压交叉斜材的辅节点到其下 端主节点的长度；上述第一种情况和第二种情况中，N为压杆的内力，N0为 拉杆的内力，两者均取绝对值；上述第三中情况中，N和N0分别为两根交叉 斜材的内力，且取N0≤N；N和N0均由设计要求确定；
3)分情况确定交叉斜材的计算长度：
第一种情况，当两根交叉斜材中一根受拉另一根受压，且受拉交叉斜 材的内力大于或等于受压交叉斜材内力的20％，并且两根交叉斜材之间无 辅助支撑时，交叉斜材的计算长度L0取值如下：
L0＝L2
第二种情况，当两根交叉斜材中一根受拉另一根受压，且受拉交叉斜 材的内力大于或等于受压交叉斜材内力的20％，并且两根交叉斜材之间有 辅助支撑时，交叉斜材的计算长度L0取值如下：
L0＝1.07L2
第三种情况，当两根交叉斜材中一根受拉另一根受压，且受拉交叉斜 材的内力小于受压交叉斜材内力的20％时，交叉斜材的计算长度L0取值如 下：
L0＝KL3
第四种情况，当两根交叉斜材同时受压时，交叉斜材的计算长度L0取 值如下：
L0＝KL3。
本实施例中确定角钢塔交叉斜材长细比的方法包括以下步骤：
1)根据上述实施例中确定角钢塔交叉斜材计算长度的方法确定交叉斜材 的计算长度L0；
2)根据如下公式确定交叉斜材的计算长细比λ：
λ＝L0/r
当两根交叉斜材中一根受拉另一根受压，受拉交叉斜材的内力大于或等 于受压交叉斜材内力的20％，并且两根交叉斜材之间无辅助支撑时，r＝ry0， ry0为角钢绕最小轴回转半径；
当两根交叉斜材中一根受拉另一根受压，受拉交叉斜材的内力大于或等 于受压交叉斜材内力的20％，并且两根交叉斜材之间有辅助支撑时，r＝rx， rx为角钢绕连接肢平行轴回转半径；
当两根交叉斜材中一根受拉另一根受压，且受拉交叉斜材的内力小于受 压交叉斜材内力的20％时，r＝rx；
3)分析交叉斜材两端受力情况和约束情况，并根据由端部约束影响的长细 比修正系数K0确定交叉斜材的实际细长比λ1，
λ1＝K0λ
当交叉斜材两端中心受压，且0＜λ＜110时，K0＝1；
当交叉斜材一端中心受压另一端偏心受压，且0＜λ＜110时，K0＝0.69+33/λ；
当交叉斜材两端偏心受压，且0＜λ＜110时，K0＝0.35+71/λ；
当交叉斜材两端无约束，且110＜λ＜200时，K0＝1；
当交叉斜材只有一端有约束，且110＜λ＜225时，K0＝0.79+22.5/λ；
当交叉斜材两端有约束，且110＜λ＜250时，K0＝0.55+46.2/λ。
下面通过理论证明上述实施例中确定输电线路角钢塔交叉斜材的计算长度 和长细比的方法的正确性。
压杆分析：
由图1中压杆简图可知，结构属于对称性结构，为简化计算，仅作左段情况 进行计算，因此可得当0≤x≤l/2时的弹性曲线微分方程:
Figure BDA0003289585050000081
式中，
Figure BDA0003289585050000082
c、e1分别表示弹簧扭转约束刚度和荷载偏心距。
上式方程的通解为:
Figure BDA0003289585050000083
边界条件有：y(0)＝0，y'(l/2)＝0，因此可得：
Figure BDA0003289585050000084
Figure BDA0003289585050000085
令y(l/2)＝1，则可以得到端部有弹簧约束以及偏心作用压杆跨中的横向位 移刚度：
Figure BDA0003289585050000086
拉杆分析：
同理，根据图2拉杆简图作左段情况进行计算，因此可得当0≤x≤l/2时的 弹性曲线微分方程:
Figure BDA0003289585050000091
式中，
Figure BDA0003289585050000092
c、e2分别表示弹簧扭转约束刚度和荷载偏心距。
上式方程的通解为:
Figure BDA0003289585050000093
边界条件有：y(0)＝0，y'(l/2)＝0，因此可得：
Figure BDA0003289585050000094
Figure BDA0003289585050000095
令y(l/2)＝1，同理可以得到端部有弹簧约束以及偏心作用拉杆跨中的横向 位移刚度：
Figure BDA0003289585050000096
因此，交叉斜材体系的横向总刚度为Q1+Q2，即：
Figure BDA0003289585050000097
由
Figure BDA0003289585050000098
可以得到：
Figure BDA0003289585050000099
Figure BDA00032895850500000910
注意到:
Figure BDA0003289585050000101
式中,u表示压杆的计算长度系数。因此有：
Figure BDA0003289585050000102
Figure BDA0003289585050000103
若假设：c＝αNl、
Figure BDA0003289585050000104
则将其代入式(5)和(10)，则化简可得：
Figure BDA0003289585050000105
Figure BDA0003289585050000106
当达到临界值时，则横向刚度退化为零，可以认为Q＝Q1+Q2＝0,化简可得函 数方程：
Figure BDA0003289585050000107
f1＝(cosu1-e1+e1cosu1+2αu1sinu1) (19)
Figure BDA0003289585050000108
Figure BDA0003289585050000109
因此将式(14)和(15)代入式(18)即可得到隐式函数方程：
g(e1,e2,α,u,x)＝0 (22)
因此当交叉斜材为一拉一压时，只需要知道压杆和拉杆的偏心距、两杆的拉 压比、以及端部弹簧约束刚度时，则可以根据式(22)解出压杆在平面外的计 算长度。
当考虑端部约束时，则交叉斜材为一拉一压情况下上式可以化简为：
Figure BDA00032895850500001010
其解为：
Figure BDA0003289585050000111
则可以化简为：
Figure BDA0003289585050000112
当两杆都受压时，可以得到源于两杆相关效应的计算长度系数：
Figure BDA0003289585050000113
两交叉斜材的交叉点不在杆长度的中央。在没有端部约束和偏心的情况 下，传统的做法是以较长段的长度l1为计算长度。实际上，无论压杆面内稳定 还是面外稳定，短段对长段有约束作用，从而使计算长度减小。根据上式可以 得到：
αk1l1(cotαk1l1+cotk1l1)-(1+α)＝0
上式超越方程可化简为代数方程：
u＝1-0.3(1-α)0.7
当斜材与主材之间设有辅材时，斜材承载力往往取决于面外稳定。对斜材进 行承载力试验，根据端部不同受力情况及端部不同约束情况的斜材承载力试验 结果，再结合上述超越方程的简化代数方程形式，即得到对应边界条件下斜材 的计算长度。而有辅材的斜材节间在斜材为一拉一压且拉杆内力大于或等于20％ 压杆内力时，根据交叉斜材承载力试验的结果进行反算，即可得到计算长度为 1.07L2。
1-0.2(1-α)1.4也根据交叉斜材试验结果，并结合上述理论推导结果得到 的。
本实施例中由端部约束影响的长细比修正系数K0是通过单角钢承载力试 验，再根据试验结果进行直线拟合得到。单角钢承载力试验的加载示意图如图 12所示。单角钢一端轴心受压一端偏心受压的长细比修正系数K0与计算长细 比λ之间的线性拟合图如图13所示，单角钢一受约束另一端无约束的长细比修 正系数K0与计算长细比λ之间的线性拟合图如图14所示，单角钢两端偏心受 压的长细比修正系数K0与计算长细比λ之间的线性拟合图如图15所示，单角 钢两端两端有约束的长细比修正系数K0与计算长细比λ之间的线性拟合图如 图16所示。单角钢两端中心受压和两端无约束两种情况，长细比修正系数K0为1。
下面通过节间试验验证上述实施例中确定交叉斜材的计算长度及长细比的 方法的正确性。依据结构形式逐渐递增的思想，共设置三类节间：
简单节间，即仅由两根斜材按交叉组成，如图3所示；
辅材节间，在两根斜材的基础上增加中分点式辅材，如图4所示；
完全节间，在斜材和辅材的基础上再增加主材，如图5所示。
输电塔交叉斜材和辅材两端均为单肢连接，相比于主材更容易发生屈曲失 稳破坏。为研究等边角钢塔交叉斜材的稳定承载力，通过设计三种节间形式进行 了足尺静力加载试验，根据GB/T1591-2018《低合金高强度结构钢》的最新要求， 交叉斜材和辅材均为Q355高强度钢，角钢截面选用设计常用尺寸，研究了三种 节间在不同应力比下交叉斜材的稳定承载力和失效模式。
节间试验在矩形的平衡框4中进行，矩形平衡框竖向放置，框架内实现静力 自平衡，具有足够大刚度用于节间加载试验；平衡框的框柱上铰接有液压千斤顶 5，液压千斤顶的前端连接有套筒式压力传感器6，交叉斜材的上端与套筒式压 力传感器铰接，交叉斜材的下端与设置在平衡框上的铰接座7连接。试验加载装 置连接及加载方案如图6示。
试验需要获取受压斜材的稳定承载力，关键截面的应变变化规律，沿斜材的 轴向位移以及交叉斜材多个位置的平面外位移。试验设置50吨级套筒式压力传 感器，用于测量液压千斤顶沿斜材轴向加载的数值。
试验一共测试了6个简单节间截面和14个辅材节间和完全节间截面的应 变，应变片布置在节间斜材，辅材和支座三者相互连接的中间位置。为提高试 验效率，考虑最终试验结果用于验证有限元的可靠性，更多的截面应变数据可 从有限元分析中获取，试验所有构件测应变的截面均布置2个测点，测点编号 以单双号区分，布置在连接肢的测点为单号，非连接肢为双号。辅材节间中， 1号为压杆上截面，2号为交叉点上截面，3号为交叉点下截面，4号为压杆下 截面，以此类推，应变片布置如图7所示。
试验节间的位移数据由直线式位移传感器测量，两种节间共测量7个方向 的位移，其中包括5个构件连接处的平面外位移以及2个斜材的轴向位移，辅 材节间和完全节间的测点布置相同，位移传感器布置如图8所示。
试验现象总结分为：临近极限状态，屈曲发生后，卸载之后三个典型状 态进行总结描述，如表1所示。
表1简单节间试验现象汇总表
Figure BDA0003289585050000131
表2辅材节间试验现象汇总表
Figure BDA0003289585050000132
Figure BDA0003289585050000141
表3完全节间试验现象汇总表
Figure BDA0003289585050000142
全节间中加载时存在不可避免的初始偏心，理论上为等同于主材厚度的偏 心距，对主材造成附加弯矩和节点区扭矩，该弯矩在一拉一压且应力比值较大 时，拉杆对压杆的约束强，其对斜材的稳定承载力有较大影响。表4为交叉斜 材稳定承载力对比结果。
表4交叉斜材稳定承载力对比表
Figure BDA0003289585050000143
Figure BDA0003289585050000151
表4中，Fm是一组三个试验件的平均值，FD是DL/T 5154规范计算值 (考虑扭转修正后)，FEM是有限元值；FJ是本发明所提方法计算。
简单节间试验及各方法承载力对比如图9和图10所示。将本发明所提方 法用到交叉斜材承载力计算中(即表中的F推荐)与各种规范计算结果、空间 试验结果及真型塔试验结果进行了比较，如下表：
表5交叉斜材计算结果对比(空间试验)
Figure BDA0003289585050000152
表6交叉斜材计算结果对比(真型塔试验)
Figure BDA0003289585050000153
通过上表可以看出，真型试验时对于交叉材应力比较高、接近100％的构件 进行承载力经验性调整，调整幅度建议不超过±10％，与本实施例中的推荐计算 方法吻合较好。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管 参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解， 可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的 宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种确定角钢塔交叉斜材计算长度的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)分析两根交叉斜材的受力情况、交叉斜材端部的约束情况和两根交叉斜材之间的辅助支撑情况；
2)分情况确定由斜材应力比影响的交叉斜材计算长度的修正系数K:
第一种情况，当两根交叉斜材中一根受拉另一根受压，且交叉斜材的端部只有一颗螺栓约束时，修正系数K取值范围如下：
Figure FDA0003289585040000011
Figure FDA0003289585040000012
第二种情况，当两根交叉斜材中一根受拉另一根受压，且交叉斜材的端部有两颗以上的螺栓约束时，修正系数K取值范围如下：
Figure FDA0003289585040000013
Figure FDA0003289585040000014
第三种情况，当两根交叉斜材同时受压时，修正系数K取值范围如下：
Figure FDA0003289585040000015
Figure FDA0003289585040000016
定义交叉斜材与输电线路角钢塔主材的连接点为主节点，定义两根交叉斜材的交叉连接点为交叉节点，定义交叉斜材与辅助支撑之间的连接点为辅节点；上述三种情况中，L3为受压交叉斜材两端主节点之间的长度，L2为受压交叉斜材的交叉节点到其下端主节点的长度，L1为受压交叉斜材的辅节点到其下端主节点的长度；上述第一种情况和第二种情况中，N为压杆的内力，N0为拉杆的内力，两者均取绝对值；上述第三中情况中，N和N0分别为两根交叉斜材的内力，且取N0≤N；N和N0均由设计要求确定。
3)分情况确定交叉斜材的计算长度：
第一种情况，当两根交叉斜材中一根受拉另一根受压，且受拉交叉斜材的内力大于或等于受压交叉斜材内力的20％，并且两根交叉斜材之间无辅助支撑时，交叉斜材的计算长度L0取值如下：
L0＝L2
第二种情况，当两根交叉斜材中一根受拉另一根受压，且受拉交叉斜材的内力大于或等于受压交叉斜材内力的20％，并且两根交叉斜材之间有辅助支撑时，交叉斜材的计算长度L0取值如下：
L0＝1.07L2
第三种情况，当两根交叉斜材中一根受拉另一根受压，且受拉交叉斜材的内力小于受压交叉斜材内力的20％时，交叉斜材的计算长度L0取值如下：
L0＝KL3
第四种情况，当两根交叉斜材同时受压时，交叉斜材的计算长度L0取值如下：
L0＝KL3。
2.一种确定角钢塔交叉斜材长细比的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)根据权利要求1所述的方法确定交叉斜材的计算长度L0；
2)根据如下公式确定交叉斜材的计算长细比λ：
λ＝L0/r
当两根交叉斜材中一根受拉另一根受压，受拉交叉斜材的内力大于或等于受压交叉斜材内力的20％，并且两根交叉斜材之间无辅助支撑时，r＝ry0，ry0为角钢绕最小轴回转半径；
当两根交叉斜材中一根受拉另一根受压，受拉交叉斜材的内力大于或等于受压交叉斜材内力的20％，并且两根交叉斜材之间有辅助支撑时，r＝rx，rx为角钢绕连接肢平行轴回转半径；
当两根交叉斜材中一根受拉另一根受压，且受拉交叉斜材的内力小于受压交叉斜材内力的20％时，r＝rx；
3)分析交叉斜材两端受力情况和约束情况，并根据由端部约束影响的长细比修正系数K0确定交叉斜材的实际细长比λ1，
λ1＝K0λ
当交叉斜材两端中心受压，且0＜λ＜110时，K0＝1；
当交叉斜材一端中心受压另一端偏心受压，且0＜λ＜110时，K0＝0.69+33/λ；
当交叉斜材两端偏心受压，且0＜λ＜110时，K0＝0.35+71/λ；
当交叉斜材两端无约束，且110＜λ＜200时，K0＝1；
当交叉斜材只有一端有约束，且110＜λ＜225时，K0＝0.79+22.5/λ；
当交叉斜材两端有约束，且110＜λ＜250时，K0＝0.55+46.2/λ。
CN202111160596.8A 2021-09-30 2021-09-30 一种确定角钢塔交叉斜材计算长度及长细比的方法 Active CN113821960B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111160596.8A CN113821960B (zh) 2021-09-30 2021-09-30 一种确定角钢塔交叉斜材计算长度及长细比的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111160596.8A CN113821960B (zh) 2021-09-30 2021-09-30 一种确定角钢塔交叉斜材计算长度及长细比的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113821960A true CN113821960A (zh) 2021-12-21
CN113821960B CN113821960B (zh) 2023-07-07

Family

ID=78916030

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111160596.8A Active CN113821960B (zh) 2021-09-30 2021-09-30 一种确定角钢塔交叉斜材计算长度及长细比的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113821960B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105927028A (zh) * 2016-04-29 2016-09-07 中国电力科学研究院 K节点斜材受压承载力的计算方法及装置
CN109783864A (zh) * 2018-12-13 2019-05-21 重庆顺泰铁塔制造有限公司 不等边角钢交叉斜材稳定承载力的计算方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105927028A (zh) * 2016-04-29 2016-09-07 中国电力科学研究院 K节点斜材受压承载力的计算方法及装置
CN109783864A (zh) * 2018-12-13 2019-05-21 重庆顺泰铁塔制造有限公司 不等边角钢交叉斜材稳定承载力的计算方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
屈可明 等: "输电塔交叉斜材承载力试验及有限元分析", 特种结构, vol. 38, no. 4, pages 73 - 83 *
梁佳俊 等: "复杂钢管空间节点应力集中系数研究", 建筑钢结构进展, vol. 23, no. 5, pages 63 - 71 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113821960B (zh) 2023-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kettler et al. Member capacity of bolted steel angles in compression–Influence of realistic end supports
Sui et al. Experimental performance of irregular PZs in CHS column H-shape beam steel frame
Mogili et al. Effects of beam–column geometry and eccentricity on seismic behaviour of RC beam–column knee joints
Huang et al. Hysteretic performance of all-steel assembled double-cores buckling-restrained braces using Q195 low-yield core
Arrayago et al. The Continuous Strength Method for the design of stainless steel hollow section beam-columns
Shen et al. Testing of high strength steel welded thin-walled RHS subjected to combined compression and bending
Li et al. Analysis of the stability behavior of cross bracings in transmission towers based on experiments and numerical simulations
CN113821960A (zh) 一种确定角钢塔交叉斜材计算长度及长细比的方法
Huang et al. Study on seismic performance of an innovative single-tube self-centering buckling-restrained brace
Temple et al. Buckling of built-up compression members in the plane of the connectors
Han et al. Stability analysis of closely star-battened member of transmission tower
Gao et al. Research on overall stability of BS700 high-strength steel columns with box section
Abdel-Jaber et al. Experimental and theoretical investigations of spigot connections under cyclic loading
Tahir et al. Experimental investigation of short cruciform columns using universal beam sections
CN113374329B (zh) 一种交叉斜材双肢连接节点及输电塔角钢连接结构
Tahir et al. Structural behaviour of trapezoidal web profiled steel beam section using partial strength connection
Shao et al. Experimental and numerical investigation on stiffened rectangular hollow flange beam
Farajpour et al. Effect of prying action forces on design method of rigid bolted connections with circular end plate
Somodi et al. Applicable Equivalent Bow Imperfections in GMNIA for Eurocode Buckling Curves–in Case of Box Sections
Zarafshan et al. Analytical investigation on efficiency evaluation of fibre reinforced polymers confinement on square reinforced concrete columns
Kim et al. Experimental investigation of the P-Δ effect of low rise unbraced steel frames
WO2024147170A1 (ja) 評価方法
Sharma Analysis Of Steel-Rcc Composite Deck Bridge
Chen et al. Buckling strength of single angle struts part 3: Cross-bracing in tower structure
Fageer et al. Experimental Study on the Effect of Cross Bracing on the Behaviour of Composite Bridges

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20231129

Address after: 430000, No. 12, Zhongnan 2nd Road, Wuchang District, Wuhan City, Hubei Province

Patentee after: CENTRAL SOUTHERN CHINA ELECTRIC POWER DESIGN INSTITUTE OF CHINA POWER ENGINEERING CONSULTING Group Corp.

Patentee after: Chongqing University

Address before: 400030 No. 174, positive street, Shapingba District, Chongqing

Patentee before: Chongqing University

TR01 Transfer of patent right