[發(fā)明專利]一種輸電鋼管塔用五環(huán)板節(jié)點(diǎn)環(huán)板作用力計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110477933.X
• 申請(qǐng)日: 2021-04-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113127997B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 衛(wèi)思彤;孫清;王虎長(zhǎng);王學(xué)明;袁俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)西北電力設(shè)計(jì)院有限公司;西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/17
• 分類號(hào): G06F30/17;G06F30/23;G06F119/02;G06F119/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

本發(fā)明公開(kāi)了一種輸電鋼管塔用五環(huán)板節(jié)點(diǎn)環(huán)板作用力計(jì)算方法，該方法包括如下步驟：根據(jù)作用于五環(huán)板節(jié)點(diǎn)上的外載荷以及外載荷作用于五環(huán)板節(jié)點(diǎn)的位置和角度，計(jì)算作用在五環(huán)板節(jié)點(diǎn)上的等效彎矩和集中作用力；然后基于五環(huán)板節(jié)點(diǎn)的受力特點(diǎn)將五環(huán)板節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)化為剛梁?彈簧支座力學(xué)模型，本發(fā)明將節(jié)點(diǎn)板等效成剛梁，五個(gè)環(huán)板依次等效成五個(gè)彈簧支座，考慮了環(huán)板所在截面剛度對(duì)其所受作用力大小的影響，對(duì)獲取的五個(gè)環(huán)板對(duì)應(yīng)力學(xué)模型上五個(gè)彈簧支座剛度采用本發(fā)明方法進(jìn)行修正，提高了五環(huán)板節(jié)點(diǎn)環(huán)板作用力的計(jì)算精確度；基于修正后的彈簧支座剛度計(jì)算彈簧支座變形量；將修正后的彈簧支座變形和其自身的彈簧支座變形量相乘得到環(huán)板作用力。本發(fā)明可用于指導(dǎo)實(shí)際工程的五環(huán)板節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，從而為實(shí)際鋼管塔結(jié)構(gòu)提供更為合理的節(jié)點(diǎn)布置型式；不僅可以改善節(jié)點(diǎn)的受力性能，提高節(jié)點(diǎn)區(qū)域的局部穩(wěn)定性，還能充分利用和發(fā)揮節(jié)點(diǎn)的承載能力和變形能力，減少不必要的鋼材浪費(fèi)。保證節(jié)點(diǎn)區(qū)域具有良好的受力性能對(duì)提高輸電鋼管塔結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性都具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種輸電鋼管塔用五環(huán)板節(jié)點(diǎn)環(huán)板作用力計(jì)算方法。

背景技術(shù)

隨著電網(wǎng)大發(fā)展，同塔雙回甚至同塔多回線路日益增多，使得鐵塔越來(lái)越高，荷載越來(lái)越大。鋼管塔因其具有良好的力學(xué)性能和顯著的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)在我國(guó)特高壓和大跨越輸電線路中得到了廣泛應(yīng)用。

為了方便施工，鋼管塔節(jié)點(diǎn)普遍采用插板連接，國(guó)內(nèi)外對(duì)鋼管塔管板節(jié)點(diǎn)的研究主要集中在兩環(huán)板節(jié)點(diǎn)極限承載力方面，對(duì)橫擔(dān)與塔身的連接節(jié)點(diǎn)研究較少，現(xiàn)有的設(shè)計(jì)理論尚不完善。橫擔(dān)和塔身連接節(jié)點(diǎn)作為鋼管塔的關(guān)鍵受力部位，來(lái)自不同方向的構(gòu)件在此交匯，受力狀態(tài)復(fù)雜多變，局部穩(wěn)定性問(wèn)題非常突出。為了防止節(jié)點(diǎn)發(fā)生局部變形失穩(wěn)，使其具有良好的變形和承載性能，實(shí)際工程中已采用了環(huán)形加勁板(下文簡(jiǎn)稱環(huán)板)改善節(jié)點(diǎn)的受力性能。橫擔(dān)下平面與塔身連接部位常采用五環(huán)板節(jié)點(diǎn)，在進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，需要確定各個(gè)環(huán)板的作用力，然而，國(guó)內(nèi)現(xiàn)行規(guī)范僅給出了兩環(huán)板、三環(huán)板和四環(huán)板節(jié)點(diǎn)環(huán)板作用力的計(jì)算方法，對(duì)于五環(huán)板節(jié)點(diǎn)環(huán)板作用力的計(jì)算方法尚未給出，設(shè)計(jì)人員在確定此類節(jié)點(diǎn)各個(gè)環(huán)板作用力時(shí)常依賴于以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，五環(huán)板節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)面臨很多不確定因素。因此，亟需提出一種能準(zhǔn)確得到五環(huán)板節(jié)點(diǎn)環(huán)板作用力計(jì)算方法指導(dǎo)五環(huán)板節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種輸電鋼管塔用五環(huán)板節(jié)點(diǎn)環(huán)板作用力計(jì)算方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，給出五環(huán)節(jié)點(diǎn)所受外荷載分配在各個(gè)環(huán)板上的作用力，為五環(huán)板節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)提供理論支撐。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種輸電鋼管塔用五環(huán)板節(jié)點(diǎn)環(huán)板作用力計(jì)算方法，包括以下步驟：

S1，根據(jù)作用于五環(huán)板節(jié)點(diǎn)上的外載荷以及外載荷作用于五環(huán)板節(jié)點(diǎn)的位置和角度，計(jì)算作用在五環(huán)板節(jié)點(diǎn)上的等效彎矩和集中作用力；

S2，基于五環(huán)板節(jié)點(diǎn)的受力特點(diǎn)將五環(huán)板節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)化為剛梁-彈簧支座力學(xué)模型，預(yù)設(shè)五環(huán)板節(jié)點(diǎn)布置形式，并將五個(gè)環(huán)板分別命名為環(huán)板1、環(huán)板2、環(huán)板3、環(huán)板4和環(huán)板5，分別計(jì)算每個(gè)環(huán)板對(duì)應(yīng)力學(xué)模型上彈簧支座剛度；

S3，基于五環(huán)板節(jié)點(diǎn)五個(gè)環(huán)板的設(shè)置位置，對(duì)獲取的五個(gè)環(huán)板對(duì)應(yīng)力學(xué)模型上五個(gè)彈簧支座剛度k₁、k₂、k₃、k₄和k₅進(jìn)行修正，計(jì)算得到修正后五個(gè)彈簧支座剛度k_Z1、k_Z2、k_Z3、k_Z4和k_Z5：

k_Z1＝y(tǒng)₁k₁＝(1-δ₂)k₁

k_Z2＝y(tǒng)₂k₂＝k₂，y₂＝1