特高压钢管塔插板连接K型节点承载力研究

摘要

对于大跨越输电塔而言，由于其高度较高，一般多采用钢管塔这种形式。然而为了施工方便，钢管塔节点形式普遍采用插板连接。目前为止，国内外对受力复杂的插板节点研究相对较少，现有设计理论还不够完善，且存在一些不合理性。针对这种情况，本文对输电塔插板连接的K型节点的受力性能进行研究是为我国特高压输电塔的进一步建设提供有价值的参考数据和合理建议。
　　 本文对于输电塔插板连接K型节点的有限元分析采用精细化实体模型，具体进行了以下几个方面的研究工作：
　　 ①.对工程中典型钢管一插板连接的K型节点进行了12个构件的足尺试验，分析了钢管插板节点的受力性能、破坏形态以及各参数对钢管插板节点承载力影响大小，确定在有限元分析中从B/D、R/D等方面来考虑参数对节点承载力的影响。
　　 ②.建立恰当的参数化模型。利用有限元软件ANSYS，考虑节点的材料非线性和几何非线性，建立与试验构件参数相同的精细化实体单元模型，将有限元计算结果与试验结果进行对比，验证模型的适应性，得出有限元分析的结果和试验结果是基本一致的，可运用此参数化模型进行大规模数值计算。
　　 ③.针对试验得出的影响节点承载力的几个重要参数，运用参数化的有限元模型，分析了不同绝对参数和无量纲参数对无加强环板和1/4加强环板节点承载力的影响情况，并探索了主管轴力对节点承载力的影响。
　　 ④.在有限元分析的基础上，结合理论分析，运用软件MATLAB提出了适用于估算此类钢管-插板连接的K型节点在荷载作用下极限承载力的建议计算方法，并根据轴力和弯矩的关系，分析了无主管轴力时主管管壁弯矩和有主管轴力时主管管壁弯矩之间的关系。用本文提出的建议计算方法与加拿大钢结构协会、日本建筑协会、日本钢结构协会、韩国学者Kim、我国建筑钢结构设计手册等相关的计算方法计算出的结果进行比较，得出本文计算方法具有一定可行性，可供实际工程设计使用。