含螺栓连接输电铁塔主材的承载性能研究

2021-02-18江文强陈欣阳刘景立牛卓博冯立言安利强

中国工程机械学报 2021年6期

江文强，陈欣阳，刘景立，牛卓博，冯立言，安利强

（1.华北电力大学河北省电力机械装备健康维护与失效预防重点实验室，河北保定 071003；2.国网河北省供电公司保定供电分公司，河北保定 071051）

输电铁塔作为电力系统的重要组成部分，对电网的安全运行起着重要的作用。主材是输电铁塔的主要受力构件之一，通常需要分段连接而成［1］，其中，螺栓连接节点对于保障输电铁塔的承载性能非常重要。为了保证主材的强度与刚度，通常需要较多数目的螺栓［2］。输电铁塔外包钢的规格一般大于主材，在螺栓连接处，由于节点上下主材角钢的型号通常不同，从而导致主材轴线并不共线，连接偏心。在轴向载荷作用下，螺栓连接处主材会产生附加弯矩，影响其受力特征。文献［3-4］研究了螺栓节点对杆塔变形的影响，并指出螺栓预紧力减小到一定程度时，螺栓发生滑移，会造成杆塔变形。文献［5］对角钢塔典型节点进行足尺试验研究和有限元分析，指出偏心作用会降低节点板的屈服破坏承载力。以上文献都没有研究螺栓连接对极限承载力的影响。

大量真型塔试验表明，输电铁塔破坏与主材螺栓连接部位失稳有关，有时甚至未达到设计载荷而提前发生主材失稳［6］。图 1 为在某 220 kV ZMC2 型输电铁塔真型塔试验中主材发生的失稳破坏，主材破坏位置距节点较近，主材失稳时施加载荷为设计载荷的95%。