特高压输电线路钢管塔主材次应力研究

摘要

在1000kV特高压输电钢管塔(SZ2U)真型试验中，对钢管塔的主材次应力值及分布进行了实际测量。通过对4基特高压铁塔有限元数值分析方法，得出了主材次应力的分布规律及影响因素；并将计算结果与SZ2U塔实测结果进行了比较；对5组缩尺比例的塔腿模型进行了静力加载，进一步验证了主材次应力影响因素。对SZ2U塔脚节点建立了精细化有限元模型，考察了次弯矩作用下节点的受力性能和破坏模式；对按1000kV特高压真型塔SZ2U和SZ272P结构图加工的两组足尺塔脚节点进行了破坏试验，研究在次应力影响下不同钢材等级钢管塔塔脚结点的受力性能和破坏模式。结果表明：实测SZ2U塔次应力影响最大的位置在塔脚主材处，最大次应力比值达到45％，采用考虑节点板刚度的计算模型与实测结果吻合较好。主材的次应力不仅与主材长细比有关，还与塔腿主材和斜材的夹角，塔腿分格数，及塔身斜材的布置方式有关。塔脚节点在次弯矩作用下的破坏模式为主管受压一侧环形加强板上部管壁屈曲破坏。高强钢较普通Q345有更好的塑性发展能力，在参考欧洲钢结构规范对截面径厚比进行限制时，对主材采用Q460钢材，可适当放宽对截面径厚比的限制。