[发明专利]一种K型腹杆格构式输电塔及其稳定性分析方法

说明书

本发明公开了一种K型腹杆格构式输电塔及其稳定性分析方法。该输电塔包括塔腿、塔体及塔顶，所述塔腿、塔体及塔顶均由杆系和设置在各杆之间的节点构成，该节点为半刚性节点，该节点为K型节点，该节点为采用梁节点或柱节点，采用该种节点形式，可提高输电塔稳定性；该方法将半刚性节点引入塔腿结构中进行有限元分析，与传统设计分析方法相比更接近真实受力状态，可获得最佳参数范围。

技术领域

本发明涉及特高压输电塔，具体涉及一种K型腹杆格构式输电塔及其稳定性分析方法。

背景技术

特高压输电塔是电力输送的支柱，具有塔身高、所受风荷载、覆冰荷载和自重大的特点，其结构形式复杂。特高压输电塔线路上任何一座输电塔的失效都会引起整个线路的停运事故，造成巨大的经济损失和社会影响。当遭遇长时间的低温雨雪冰冻天气时，现有很多输电塔可能会发生倒塔、断塔等故障，导致局部地区出现长时间大面积的停电事故。节点连接方式分为刚性连接、铰接连接和半刚性连接。目前，输电塔通常采用K型腹杆结构，利用螺栓将中间斜材、人型斜材和主材连接，由于现有的输电塔设计过程中一般采用整体空间桁架模型进行计算，在计算过程中将所有节点完全等同于铰接连接，没有考虑杆端因弯矩产生的弯曲应力对输电塔结构的影响，而特高压输电塔的节点的连接实际是一种半刚性连接，通常是利用节点板和螺栓来连接主材和斜材，现有设计方法直接将其作为铰接连接进行设计计算，导致设计参数与构件的实际受理不符，使得现有输电塔的安全性无法得到保证。

目前，国内外一些专家学者对框架、网壳及桁架结构中的半刚性节点的受力性能进行了研究，取得了一定成果，但特高压输电塔结构与建筑钢结构或网壳结构无论实在结构形式、节点的构造、材料选用、受力特点等方面均具有很大差异，特别是输电塔的节点构造并没有梁柱概念，因此并不能直接因应用在输电塔的结构稳定性的分析过程中。

另外，现有K型输电塔无论中间斜材与主材之间或是人字斜材与中间斜材之间均采用螺栓连接的方式，从目前的使用状况来看，此种方式容易导致倒塔或断塔，稳定性不佳。同时，就目前的倒塔情况看来，主要由于塔腿部分失稳。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在提供一种K型腹杆格构式输电塔及其稳定性分析方法，该种输电塔可减少节点板、加劲板及连接螺栓，并增加输电塔稳定性，该方法对该输电塔中各个节点真实的受力情况进行分析，并能反应各参数对输电塔稳定性的影响，能为工程设计提供准确参考。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种K型腹杆格构式输电塔，包括塔腿、塔体及塔顶，所述塔腿、塔体及塔顶均由杆系和设置在各杆之间的节点构成，所述节点为半刚性节点，所述节点为K型节点，其特征在于：所述节点为梁节点或柱节点；

所述梁节点包括设置在同一水平面的主体梁、梁节点板、梁杆，所述梁节点板焊接设置在所述主体梁上，所述梁杆通过螺栓安装在所述梁节点板上，所述主体梁单侧的梁杆与主体梁组成K型结构，所述主体梁采用钢管，所述主体梁上贯穿设置有若干梁贯穿支管，所述梁贯穿支管与所述梁节点板所在平面构成倾角。

所述柱节点包括主体柱、与所述主体柱垂直的柱节点板及与所述柱节点板在同一水平面的柱杆，所述柱节点板焊接设置在所述主体柱上，所述柱杆通过螺栓安装在所述柱节点板上，所述主体柱的单侧柱杆与主体柱组成K型结构，所述主体柱采用钢管，所述主体柱上贯穿设置有若干柱贯穿支管，所述柱贯穿支管与所述柱节点板所在水平面构成倾角。

进一步，所述梁节点还包括用于加强所述梁节点板与主体梁连接强度的竖直环板，所述竖直环板通过焊接环绕所述主体梁，所述竖直环板同时垂直与主体梁和梁节点板，所述竖直环板焊接靠设在所述梁节点板任意一侧的边缘上。

进一步，所述柱节点板为环绕设置在所述主体柱上的水平环板。

一种K型腹杆格构式输电塔的稳定性分析方法，包括以下步骤：