[发明专利]一种输电钢管塔用三环板节点环板作用力计算方法

权利要求书

1.一种输电钢管塔用三环板节点环板作用力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，根据作用于三环板节点上的外载荷以及外载荷作用于三环板节点的位置和角度，计算作用在三环板节点上的等效弯矩和集中作用力；

S2，基于三环板节点的受力特点将三环板节点的受力简化为刚梁-弹簧支座力学模型，预设三环板节点布置形式，分别计算每个环板对应力学模型上弹簧支座刚度；

S3，基于三环板节点三个环板设置位置，对获取的三个环板对应力学模型上三个弹簧支座刚度k₁、k₂和k₃进行修正，计算得到修正后三个弹簧支座刚度k_Z1、k_Z2和k_Z3：

k_Z1＝y₁k₁＝k₁，y₁＝1；

k_Z2＝y₂k₂＝(1+δ₂)k₂

k_Z3＝y₃k₃＝k₃，y₃＝1；

其中，B为节点板长度；t_g为节点板厚度；H为节点板高度；d₂为第二环板位置；

S4，根据三环板节点上的作用力和修正后的三个弹簧支座刚度k_Z1、k_Z2、k_Z3分别计算得到三个弹簧支座变形量；

作用于三环板节点上的外载荷为F₁、F₂、F₃，外荷载F₁、F₂、F₃作用于三环板节点上的位置分别为e₁，e₂、e₃，外荷载F₁、F₂、F₃作用在其各自位置对应的角度分别为θ₁，θ₂、θ₃，计算作用在三环板节点上的等效弯矩M和集中作用力P：

M＝F₁sinθ₁×e₁+F₂sinθ₂×e₂+F₃sinθ₃×e₃；

P＝F₁sinθ₁+F₂sinθ₂+F₃sinθ₃；

环板等效的弹簧支座刚度计算公式为：

式中：

E—钢材的弹性模量；

G—钢材的剪切模量，取

J_Z—截面惯性矩；

B_e—钢管的有效宽度，取

r—计算系数，

D—主管外径；

t_m—主管壁厚；

R—环板高度；

t_r—环板厚度；

ψ—钢管有效宽度修正系数，ψ＝1-1.07e^-αβ；

α、β均为计算系数，取α＝0.073(t_r/t_m)^0.23，β＝(R/t_m)^1.03；

y₀—截面中性轴高度，

R′—截面中性轴到圆环中心的距离，

A—截面毛截面面积，取A＝B_et_m+Rt_r；

ξ—截面剪应力不均匀系数，取

χ—计算系数，取

根据修正后的弹簧支座刚度k_Z1、k_Z2和k_Z3，计算弹簧支座变形量b_Z1：

式中：

s₁₃＝k_Z1+(1-c₂)k_Z2

s₂₃＝c₂(1-c₂)k_Z2

s₃₃＝c₂k_Z2+k_Z3

s₄₃＝c₂²k_Z2+k_Z3

c₂＝d₂/B；

根据第一环板对应的弹簧支座变形量b_Z1计算第三环板对应的弹簧支座变形量b_Z3：

根据第一环板对应的弹簧支座变形量b_Z1和第三环板对应的弹簧支座变形量b_Z3，计算第三环板对应的弹簧支座变形量b_Z2：

b_Z2＝(1-c₂)b_Z1+c₂b_Z3；

S5，将每个环板对应的力学模型上修正后的弹簧支座刚度和其自身的弹簧支座变形量相乘即可得到该环板的反向作用力大小。