[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

说明书

本发明公开了一种输电钢管塔用三环板节点环板作用力计算方法，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；基于三环板节点的受力特点将其简化为刚梁‑弹簧支座力学模型，本发明将节点板等效成刚梁，三个环板依次等效成三个弹簧支座，考虑了环板所在截面刚度对其所受作用力大小的影响，并对获取的三个环板对应力学模型上三个弹簧支座刚度采用本发明方法进行修正；本发明可用于指导实际工程的三环板节点设计，从而为实际钢管塔结构提供更为合理的节点布置型式；不仅可以改善节点的受力性能，提高节点区域的局部稳定性，还能充分利用和发挥节点的承载能力和变形能力。

技术领域

本发明属于结构设计领域，具体涉及一种输电钢管塔用三环板节点环板作用力计算方法。

背景技术

随着特高压电网建设的持续推进，全国输电线路快速增加，走廊资源日益稀缺，同塔双回线路甚至同塔多回线路已逐步推广采用。输电塔变得高大，塔身负荷显著增加。与传统的角钢塔相比，钢管构件能充分利用材料的承载性能，杆件风载体型系数小、截面刚度大；其次，钢管塔结构简洁、传力清晰，塔重也比常规角钢塔减少20％以上，可有效减小基础作用力，降低基础混凝土用量30％左右。钢管塔因其具有资源节约、环境友好、技术经济等显著优势在我国输电线路中得到广泛应用。

管板节点作为钢管塔的重要传力枢纽，其受力性能的好坏关系到整塔的安全性和稳定性，为了防止节点发生局部变形失稳，保证管板节点具有良好的变形和承载性能，实际工程中采用了环形加劲板(下文简称环板)对节点进行补强。根据管板节点在塔身位置及其所受荷载大小不同，对于横担上平面与塔身连接部位的节点多采用三环板节点。现阶段对于管板节点的研究主要集中在无环板和设有两环板的管板节点极限承载力研究方面，而对三环板节点的各个环板间的力学分配关系研究较少涉及，相关的设计理论尚不完善。现有三环板节点环板作用力的计算方法认为作用于节点上的等效弯矩由端部的两个环板承担，而集中作用力仅由中间环板承担。但在工程应用中发现，采用上述方法确定的三环板节点中间环板作用力偏于保守，而对节点板端部的两个环板作用力的估计偏于不安全。现有的环板作用力计算方法忽略了环板所在位置处截面刚度对环板作用力大小的影响，从而导致计算结果和实际受力偏差大，无法正确指导三环板节点设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种输电钢管塔用三环板节点环板作用力计算方法，以克服现有技术的不足，本发明能够准确且高效地计算三环板节点的环板作用力，为三环板节点设计提供正确的理论指导。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种输电钢管塔用三环板节点环板作用力计算方法，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简化为刚梁-弹簧支座力学模型，预设三环板节点布置形式，并将三个环板分别命名为环板1、环板2和环板3，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