【摘 要】
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交叉斜材是输电角钢塔的重要组成部分与主要受力构件,其承载能力关系着全塔乃至整条输电线路的安全性。目前国内外规范对斜材稳定承载力的计算结果偏差较大。各规范计算过程中主要通过长细比修正系数或承载力折减系数来考虑构造偏心、截面宽厚比、端部连接等因素的作用,未涉及节点扭转约束对交叉斜材稳定承载力的影响,而输电塔主材-斜材节点作为一种半刚性节点,其扭转刚度必然会对斜材承载力产生影响,因此对考虑节点扭转约束影
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交叉斜材是输电角钢塔的重要组成部分与主要受力构件,其承载能力关系着全塔乃至整条输电线路的安全性。目前国内外规范对斜材稳定承载力的计算结果偏差较大。各规范计算过程中主要通过长细比修正系数或承载力折减系数来考虑构造偏心、截面宽厚比、端部连接等因素的作用,未涉及节点扭转约束对交叉斜材稳定承载力的影响,而输电塔主材-斜材节点作为一种半刚性节点,其扭转刚度必然会对斜材承载力产生影响,因此对考虑节点扭转约束影响的交叉斜材承载能力进行研究,具有重要的科研与实用意义。本文进行了交叉斜材平面框架承载力试验和考虑节点扭转约束的斜材稳定承载力试验,观察了试验现象并对试验数据进行了分析。在此基础上,建立了对应的有限元模型,分析了节点约束扭转刚度、交叉斜材应力比、斜材长细比、材料强度、宽厚比、偏心距、连接螺栓数等参数对斜材稳定承载力的影响。基于试验和有限元分析结果,提出了考虑节点扭转约束的斜材稳定承载力建议计算公式。本文主要的研究工作与结论如下:（1）对30个交叉斜材平面框架构件进行承载力试验。斜材稳定性能是框架屈曲的控制因素,交叉压杆长段中点和两斜材交叉点之间的区域为屈曲发生的主要位置。将平面框架试验测得的稳定承载力与现行DL/T5154-2020规范计算值对比,试验值与规范值的变化趋势相似,但两者之间存在一定差异。在交叉斜材一拉一压工况下,试验值均小于规范值,平均误差接近20%。（2）建立交叉斜材平面框架有限元模型,重点分析交叉斜材应力比对承载力的影响。在交叉斜材应力比≤-0.2时,可以认为应力比对斜材稳定承载力的影响无明显变化;当应力比＞-0.2时,稳定承载力随应力比的增加而迅速降低,当应力比位于-0.2至+1.0区间内,承载力下降约40%,且近似为线性变化。（3）采用高强弹簧模拟节点扭转刚度的创新方式,对90个单根斜材构件进行稳定承载力试验,将试验测得值与国内外规范计算值进行对比,两者之间存在较大偏差。相较而言,绕最小轴弯曲屈曲时,试验值与国内DL/T行业标准(6类截面计算值最为接近;绕平行轴弯曲屈曲时,试验值与欧洲标准(60类截面计算值最为符合。（4）建立考虑节点扭转约束的单根斜材有限元模型,研究了约束扭转刚度、斜材长细比、材料强度、宽厚比、偏心距、连接螺栓数等参数对斜材稳定承载力的影响。节点约束刚度的存在使得斜材的稳定承载力得到提升,提升的效果随长细比的增大而愈发明显,随扭转刚度的增大而逐步减弱;材料强度对稳定承载力有一定提升;宽厚比、偏心距在斜材常用的截面尺寸内,对稳定系数影响较小;连接螺栓数为两颗及以上时,对承载力无明显影响。（5）基于有限元分析模型,对主材扭矩-斜材承载力包络图和考虑节点约束影响的斜材长细比修正系数公式进行了拟合。拟合公式能够有效反映节点扭转刚度、斜材长细比、交叉斜材应力比等参数对承载力的影响规律。
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