输电钢管塔新型锻造法兰受弯性能研究.pdf

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1、第31卷第8期水电能源科学Vo1．31No．82013年8月WaterResourcesandPowerAug．2013文章编号：1000—7709(2013)08—0184—05输电钢管塔新型锻造法兰受弯性能研究施俊杰，潘玉江，秦力。，于永忠(1．东北电力大学后勤保障部，吉林吉林132012；2．四川省电力公司南充电业局，四川南充637000；3．东北电力大学建筑工程学院，吉林吉林132012；4．吉林省电力公司吉林供电公司，吉林吉林132012)摘要：针对输电钢管塔采用传统锻造法兰和新型锻造法兰两种节点连接形式，在ANSYS软件中选取螺栓孔中心到法兰盘外缘和颈根

2、的距离、螺栓个数为参数，建立输电钢管塔的法兰连接有限元模型，研究了两种锻造法兰节点在拉弯作用下的受力及破坏模式。结果表明，传统锻造法兰有螺栓弯曲屈服、法兰颈屈服两种破坏形式；新型锻造法兰有螺栓弯曲屈服、钢管拉伸屈服两种破坏形式。关键词：输电钢管塔；新型锻造法兰；拉弯；破坏模式中图分类号：TU392．3；TU317．1文献标志码：A作为钢管结构中常见的连接形式，法兰连接所对应的管壁段中的拉力；a为螺栓孔中心到法以其安装快速、便捷、施工速度快、外形美观等优兰边缘的距离；b为螺栓孑L中心到法兰颈根部的点，使用日益广泛。拉、弯作用是法兰连接节点的距离。主要受力工况_1]，目

3、前对法兰连接节点在受弯作(2)传统锻造法兰颈厚度。用下的承载性能研究不足[_2]。新型锻造法兰是在ft+2d<711mmS—f(2)传统锻造法兰内再布置一圈螺栓，这种新型锻造It+3d≥711mm法兰连接形式通过增加螺栓个数，从而减少了螺式中，S为法兰颈厚度；d为连接钢管的外径；t为栓直径，满足了由于荷载较大、对法兰板及螺栓规连接钢管的壁厚。格较高的要求，同时克服了大直径高强度螺栓给(3)法兰盘厚度C及相关参数。施工带来的困难及大直径高强度螺栓脆断的危顶力为：险。已有研究表明¨3]，新型锻造法兰连接形式受Rf—Tb6／“(3)力合理、安全可靠、可用于实际工程实际。本

4、文通剪应力为：过对锻造法兰连接节点在拉弯作用下的性能研r一1．5Rf／(()≤f(4)究，得出了传统锻造法兰和新型锻造法兰连接节正应力为：点的破坏模式。一5RfPo／(EC)≤／’(5)式中，R为法兰盘之间顶力；E为螺栓间距；f为1锻造法兰连接计算公式及参数设置钢材抗剪强度设计值；／为钢材的强度设计值。(4)传统锻造法兰高度。国内的带颈法兰主要有对焊和平焊两种型H—EdC+H(6)式]，本文只研究带颈对焊法兰。式中，H为法兰高度；E为对焊法兰高度系数，取1．1锻造法兰连接计算公式2．2；H为法兰颈顶部高度，d≤460mm时取20根据《输电线路钢管塔构造设计规定》l5

5、]，锻mm，460mm<：d≤711mitt时取25Film；711rnn1<造法兰设计计算方法如下。≤965mm时取30mm。(1)轴心受拉时的螺栓拉力。(5)法兰颈根部直径。NU,m一mTb(“+6)／n(1)N一2r(H—C—H)tan0+(S一￡)／21+A式中，N为受力最大的螺栓拉力；m为螺栓受(7)力修正系数，取0．62；T为轴心受拉时一个螺栓式中，为法兰颈变坡角度；A为对焊法兰焊端外径。收稿日期：2012-10—29，修回日期：2012—1226作者简介：施俊杰(1970)，男，工程师，研究方向为工程结构设计及应用，E—mail：shijunjiei9

6、70@126．corn通讯作者：秦力(1970一)，男，教授，研究方向为高层结构设计理论与应用等，E—mail：jilinql@163．com·186·水电能源科学表2为不同螺栓个数时的传统锻造法兰破坏表3相同螺栓个数时的传统锻造法兰破坏形式Tab．3DestructionalfOrmsoftraditionalforgingflang形式。表2不同螺栓个数时的传统锻造法兰破坏形式underthesameboltnumbersTab．2Destructionaif0rmsoftraditionalforgingflangunderdifferentboltnumbe

7、rs注：d为螺栓直径22mm。由表2可看出：①当螺栓个数为22时，传统锻造法兰只有受拉侧螺栓弯曲屈服这一种破坏形式；②当螺栓个数为24、26时，传统锻造法兰有受拉侧螺栓弯曲屈服和法兰颈屈服两种破坏形式。图5新型锻造法兰拉弯变形图Fig．5Deformationofnewtypeforgingflang当荷载逐渐增大时，钢管一侧受拉，另一侧受压。受拉侧法兰盘由中心向外缘逐渐张开，上下法兰盘在外边缘处抵紧，产生撬力，由于螺栓个数较少，受拉侧螺栓不足以承受荷载的作用，同时叠加了孔壁挤压螺栓产生的弯曲应力，导致螺栓的弯曲屈服。增加螺栓个数，则单个螺栓承受荷载减小，有利于