向 洋，苏明周，杨俊芬，强若辉

(西安建筑科技大学土木工程学院，陕西西安710055)

随着我国用电量的需求日益增加，输送电压也在不断地提高，各大电力设计院在实际工程中一般把输电线塔设计成钢管塔，这是由于钢管的风荷载体形系数较小，截面回转半径大，受力性能好[1]。在各种钢管的连接节点中，法兰连接是钢管连接的首选形式之一，因为法兰具有安装方便、承载力大、安全可靠等优点。常用的法兰分为刚性法兰和柔性法兰，而本文主要研究刚性法兰，且都用10.9级的高强螺栓[2]连接。在满足承载力的条件下，不同的法兰盘材质对应着不同的法兰盘厚度，虽然国内对钢管法兰连接有一定的研究[3-5]，但他们几乎都在研究法兰的受力特点、螺栓的受力特点以及法兰盘的设计等方面的内容，而对法兰连接节点刚度的研究目前国内还是一片空白，因此，有必要通过大型有限元程序ANSYS来分析不同的法兰盘厚度对节点轴向、剪切和弯曲刚度的影响。

1 有限元模型的建立

1.1 试件的设计

以某设计院设计的典型500 kV人字柱构架为例，构架采用钢管连接，其钢管型号为Ø480 mm×12 mm。法兰连接节点控制内力为:N=1 500 kN，M=200 kN◦m。法兰盘的直径为890 mm，周围一圈采用20个10.9级高强螺栓连接，且加劲肋板焊接在法兰盘上，其加劲肋的尺寸为120 mm×8 mm×200 mm，对刚性法兰、高强螺栓、Q235B、Q420B材质法兰盘进行组合，计算得出相应的法兰盘厚度和螺栓直 径[6]，其结果见表1。

表1 法兰盘计算结果表

1.2 单元类型的选取

由于本文分析法兰连接节点的刚度，在尽可能减少模型计算时间而又不削弱计算精度的前提下，ANSYS有限元分析模型所采用的单元[7]及应用区域见表2。……