输电铁塔塔材低温力学性能实验研究

摘要

低温会影响输电铁塔钢材的力学性能，随着温度的降低，钢材的塑性和韧性会不断变差，容易导致塔材的脆性断裂事故。主材是输电铁塔的主要受力部件，一旦发生低温冷脆破坏，会危及铁塔乃至整个电力系统的安全。然而，针对输电铁塔螺栓连接节点，在低温条件下的破坏机理和过程的研究还很不充分。因此，研究输电铁塔塔材和螺栓连接节点的低温力学性能，提出杆塔材料的选材原则，在超特高压输电线路工程中具有重要意义。 一方面，本文针对Q345B和Q420C高强度钢材角钢及其焊接接头，通过低温拉伸试验和夏比冲击试验，研究了不同材质、不同厚度角钢及其焊接接头的低温力学性能，分析了低温对输电铁塔主材角钢力学性能的影响规律。另一方面，本文针对500kV输电铁塔中常用的Q345B和Q420C主材角钢，通过全尺寸节点低温拉伸实验，研究了低温条件下不同成孔方式、不同螺栓直径、排列方式的螺栓连接节点的破坏载荷和破坏形式的影响。 经过研究发现，在-45℃的高寒地区，采用的构件应尽量从材质选择，钢材质量等级应优先使用C级钢材，并且对于高强钢的焊接处理应该慎重对待。Q345B角钢、Q345B焊接、Q420C角钢和Q420C焊接四种钢材，在钢材厚度t?16mm时，低温条件下的强度折减系数建议取为0.95、0.85、0.90、0.80。角钢的成孔方式对螺栓连接的静力承载力有一定的影响，在低温条件下，只考虑静力承载力时，节点的加工方式选择冲孔可以满足设计要求。

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第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 钢材低温力学性能研究现状

1.2.2 螺栓连接节点力学性能研究现状

1.3 本课题研究内容

第2章 低温夏比冲击实验研究

2.1 引言

2.2 实验概述

2.2.1 实验方案设计

2.2.2 试样的制备

2.2.3 实验装置

2.3 实验结果分析

2.3.1 钢材冲击功的温度特性

2.3.2 冲击功曲线拟合

2.4 本章小结

第3章 低温拉伸实验研究

3.1 引言

3.2 实验概述

3.2.1 实验方案设计

3.2.2 试样的制备

3.2.3 实验装置

3.3.1 强度指标

3.3.2 塑性指标

3.4 强度折减系数计算

3.5 本章小结

第4章 考虑螺栓时塔材构件的拉伸实验研究

4.1 引言

4.2 实验概述

4.2.1 实验内容

4.2.2 实验装置

4.2.3 实验加载过程

4.3 节点低温实验结果

4.3.1 Q345B典型节点实验结果

4.3.2 Q420C典型节点实验结果

4.4 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢

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