考虑节点半刚性的输电塔钢管构件稳定承载力分析

摘要：

输电塔钢管构件的连接形式应是介于铰接与刚接之间的半刚性连接,故研究半刚性连接钢管构件的承载能力更贴合实际的受力情况.为此,研究了输电钢管塔K型节点的半刚性特性,并对考虑节点半刚性的轴心受压钢管构件承载能力进行了有限元分析.首先,以实际工程中的输电塔为原型建立K型节点的有限元模型,分析了主材规格、主材轴压比、主斜材夹角、节点板厚度、螺栓数量、插板厚度、插板宽度、斜材长度、斜材规格和钢材强度对节点半刚性特性的影响,总结了K型节点的大致初始转动刚度范围;然后,在节点半刚性特性的研究基础上,对考虑节点半刚性约束的轴心受压钢管构件承载能力进行了有限元分析,探究了转动刚度、端部连接形式和钢材强度在长细比变化时对轴心受压钢管构件承载能力的影响,并将分析结果与规范中的稳定系数-长细比关系曲线进行了对比.结果表明:K型节点的节点板受压区和受压斜材的插板首先达到屈服强度,随即发生破坏;K型节点中受压构件的弯矩-转角关系呈现非线性,节点板厚度、连接螺栓数量、插板厚度和宽度、斜材长度和规格以及钢材强度都对节点的半刚性特性有较大影响,主材规格、主材轴压比、主斜材夹角对节点的半刚性特性影响较小;K型节点的初始转动刚度范围为247.89～983.67 kN·m/rad;考虑节点半刚性的钢管构件的稳定承载力比铰接构件的稳定承载力要高,且两者间的差距随着长细比的增大而增大,当长细比大于80时,半刚接构件与铰接构件的差距均大于10％,当长细比大于140时,半刚接构件与铰接构件的差距均大于20％,这表明长细比越大,端部的约束作用越大;考虑节点半刚性的钢管构件的跨中位移均小于铰接构件的跨中位移,这表明半刚性约束可以降低钢管构件的变形;转动刚度、端部连接形式和钢材强度均会不同程度地影响半刚性节点钢管构件的稳定承载力.

关键词：输电塔、半刚性连接、K型节点、钢管构件、稳定承载力

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分类号：TU391;U441.2;TU473.11

资助基金：中国能源建设集团科研项目GSKJ2-T04-2019

在线出版日期：2022-09-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：36-43