Q690钢管塔试验及工程应用

序

前言

绪论

1.1 概述

1.2 国内输电铁塔现状

1.3 国内外输电铁塔中高强钢应用情况

1.4 Q690钢管塔的工程应用需要解决的问题

Q690钢管的材料力学性能及残余应力

2.1 概述

2.2 Q690钢的材料力学性能测定

2.3 Q690钢管的残余应力测定

Q690轴心受压钢管的整体稳定性能

3.1 概述

3.2 钢管整体稳定试验研究

3.3 钢管整体稳定有限元分析

3.4 结论

Q690轴心受压钢管的局部稳定性能

4.1 概述

4.2 钢管局部稳定试验研究

4.3 钢管局部稳定有限元分析

4.4 结论

Q690钢管受压构件的稳定系数

5.1 概述

5.2 逆算单元长度法

5.3 稳定系数计算

5.4 结论

Q690钢管塔K形节点极限承载力研究分析

6.1 概述

6.2 K形节点有限元分析

6.3 K形节点试验研究

6.4 K形节点试验值、设计值与有限元计算结果对比分析

6.5 结论

Q690钢管塔柔性法兰极限承载力研究分析

7.1 概述

7.2 柔性法兰试验研究

7.3 柔性法兰有限元分析

7.4 柔性法兰试验与有限元计算结果对比分析

7.5 结论

Q690高强钢焊接试验研究

8.1 概述

8.2 Q690钢母材成分、组织、性能及裂纹敏感性分析

8.38mm厚Q690钢板对接接头焊接试验研究

8.420mnl厚Q690钢板对接接头焊接试验研究

8.5 T型连接焊接试验研究

8.6 结论

Q690钢管塔的设计参数和选用原则

9.1 概述

9.2 设计参数

9.3 受拉高强钢管使用原则

9.4 受压高强钢管使用原则

Q690钢管塔的真型塔设计和试验研究

10.1 真型塔试验

10.2 整塔节点有限元计算

10.3 试验结果与有限元结果对比分析

10.4 结论

Q690钢管塔的工程应用

11.1 概述

11.2 Q690高强钢管塔工程应用情况

11.3 Q690钢管塔在特高压工程中应用的技术经济分析

11.4 结论

附录1 逆算单元长度法程序

附录2 节点ANSYS命令流

附录3 法兰ANSYS命令流

参考文献2100433B

《Q690钢管塔试验及工程应用》可供从事输电线路工程铁塔研究、设计、加工、施工和运行工作的技术人员和管理人员参考使用。

上世纪80年代，国际上许多国家在开发特高压输电线路时，开始将钢管型材应用到了铁塔结构中，出现了以钢管为塔体主材的钢管塔。在日本，1000kV的超高压线路及高塔中几乎全部使用了钢管塔，他们对于钢管杆的设计技术研究非常透彻。

借鉴国外经验，国内在500kV双回路铁塔和同塔四回铁塔中也已使用钢管型材，体现出了其良好性能和效益。钢管塔结构由于其断面刚度较大，截面受力特性较好，受力简洁、外形美观等突出优点，在不同电压等级的线路中得到了很好的发展。尤其是在大跨越结构、城市电网杆塔结构中应用较多。

钢管塔结构具有相对技术和经济优势，适合应用于承受大荷载的输电铁塔。

（1）荷载特性

钢管塔杆件承受风压小、截面抗弯刚度大、结构简洁、传力清晰，能够充分发挥材料的承载性能，一方面可降低铁塔重量，减小基础作用力；另一方面有利于增强极端条件下抵抗自然灾害的能力。在满足强度和稳定性计算要求的情况下，采用风压体型系数相对较小的钢管塔，可显著减小塔身风荷载作用。

（2）截面特性

钢管构件截面中心对称，截面特性各向同性；材料均匀分布在周边，截面抗弯刚度大。对于输电铁塔的受拉杆件，当钢管与角钢的截面积相当时，钢管塔杆件不显现其优势。而对于输电铁塔的压弯构件，采用较小截面积且有较大回转半径的钢管可以充分均衡地发挥材料的力学性能，达到结构刚度和稳定要求，尤其对于结构几何尺寸较大、杆件较长的大荷载铁塔，钢管塔杆件稳定性能好的优势很明显。

（3）构造连接

在构造连接方面，钢管塔的主材采用法兰连接或相贯连接，斜材与主材之间采用插板连接或相贯连接，角钢塔的主材采用内、外包连接，其他杆件之间主要通过连接板和螺栓连接。钢管塔的法兰和插板连接构造相对较为简洁，虽然增加了焊接工作量，但减少了角钢构件的偏心等对结构承载性能的不利影响，同时增强了连接节点的刚度与致密性，有助于提高结构的整体刚度和稳定性以及抵抗风振动力荷载的能力。