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架空输电线路钢管塔新型节点研究

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成果主要完成人

郭 勇、陈 勇、牟文鼎、邢月龙、潘 峰、沈建国、但汉波、陈 成

项目概况

本成果属于电力行业中架空输电线路工程技术创新领域。输电线路钢管塔中的传统节点型式已经难以满足钢管塔的设计要求,本成果提出了新型节点型式多环加劲钢管节点和内外刚性法兰节点的连接构造和设计计算方法,为特高压、同塔多回、大跨越等大荷载线路工程钢管塔设计提供技术支撑。 钢管塔横担与主材、斜材与主材一般通过多个环形板进行加劲的节点板进行连接。本项目对多个环板加劲的钢管节点试件进行试验和有限元模拟,整体把握钢管节点的空间应力分布特征及合理的节点构造形式,建立理论计算模型,推演出具有较好预测性的钢管节点极限承载力计算式。 大跨越钢管塔的主材在强台风地区承受荷载较大,故实际工程中提出采用内、外刚性法兰相结合的法兰形式。为厘清轴拉下内外法兰的内、外圈螺栓力分布及屈服承载力,开展10个试件的试验研究和6万个有限元模型的计算研究。提出了弹性转动约束梁模型,由此推导的理论公式较好地阐释了该比值随参数的变化,所得屈服承载力较好地兼顾了经济性与安全性。 本项目的研究成果:编制国家标准1项,发表学术论文6篇,取得专利3项和专有技术1项,培养硕士2名。本项目研究成果在工程设计和建造中发挥了重要作用,其中,多环加劲钢管节点解决了大荷载钢管塔斜材连接难题,相比于单环加劲钢管节点,其承载力可提升50%~80%。内外刚性法兰节点解决了大荷载钢管塔主材法兰连接难题,减小了法兰盘尺寸和螺栓直径,节约钢材约2%。本项目成果已在岱山220kV改造工程、镇海~舟山500kV线路工程(西堠门大跨越380米高塔)等多个工程中进行应用,经济效益显著。本成果提出了两种新型的节点型式及其设计方法,结构新颖,安全经济,可以推广到特高压、同塔多回、大跨越等大荷载线路工程中去。本成果对满足工程外部限制条件,节约工程投资,确保工程顺利实施,保证输电线路安全、可靠运行提供了重要的技术支撑,推广应用前景广泛。