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输电铁塔四地脚螺栓塔脚板抗拉承载力试验与计算方法研究

汇报人：

2024-01-22

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目录

引言

试验设计

试验过程与结果分析

计算方法研究与验证

结论与展望

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引言

输电铁塔作为电力系统的重要组成部分，其安全性和稳定性对于保障电力系统的正常运行至关重要。

地脚螺栓塔脚板是输电铁塔的基础部件，其抗拉承载力直接影响铁塔的整体稳定性。

随着电力系统的不断发展，输电铁塔的规模和复杂性不断增加，对地脚螺栓塔脚板的抗拉承载力提出了更高的要求。

国内研究现状

目前，国内对于输电铁塔地脚螺栓塔脚板抗拉承载力的研究主要集中在试验和数值模拟方面，取得了一定的成果。但是，在实际应用中，由于地质条件、施工质量等因素的影响，地脚螺栓塔脚板的抗拉承载力往往难以达到设计要求。

国外研究现状

国外对于输电铁塔地脚螺栓塔脚板抗拉承载力的研究相对较早，已经形成了较为完善的理论体系和试验方法。同时，国外在新型材料和新型结构形式方面也取得了一定的进展。

发展趋势

未来，随着新材料、新工艺和新技术的不断发展，输电铁塔地脚螺栓塔脚板的抗拉承载力将得到进一步提升。同时，随着计算机技术的不断进步，数值模拟方法将在输电铁塔设计和分析中发挥越来越重要的作用。

本研究旨在通过试验和数值模拟方法，深入研究输电铁塔地脚螺栓塔脚板的抗拉承载力性能，为输电铁塔的设计和施工提供科学依据和技术支持。

研究目的

本研究将首先进行地脚螺栓塔脚板的抗拉承载力试验，获取其在不同工况下的力学性能和破坏模式；然后，基于试验结果建立数值模型，进行数值模拟分析，进一步揭示地脚螺栓塔脚板的受力机理和破坏过程；最后，结合试验和数值模拟结果，提出地脚螺栓塔脚板的优化设计方案和施工建议。

研究内容

02

试验设计

试验对象

输电铁塔四地脚螺栓塔脚板

主要参数

地脚螺栓规格、塔脚板尺寸、材质、抗拉强度等

VS

采用位移传感器和力传感器分别测量塔脚板的位移和拉力

数据采集

使用数据采集系统实时记录试验过程中的位移和拉力数据，并进行处理和分析，得到塔脚板的抗拉承载力曲线和相关参数。

测量方案

03

试验过程与结果分析

选择符合输电铁塔实际使用条件的四地脚螺栓塔脚板，确保材料的真实性。

试验材料准备

准备相应的加载设备、测量设备（如应变计、位移计等）和数据采集系统。

试验设备准备

按照输电铁塔的实际工作状态，将四地脚螺栓塔脚板安装在试验台上，并进行调试，确保试验的准确性和可靠性。

试件安装与调试

对试件进行分级加载，同时利用测量设备实时监测试件的应变、位移等参数。

加载与测量

根据试验结果，评估四地脚螺栓塔脚板的抗拉承载力是否满足设计要求。

抗拉承载力评估

破坏模式分析

对比分析

结论与建议

观察试件在试验过程中的破坏现象，分析其破坏模式及原因，为改进设计提供依据。

将试验结果与理论计算值或其他类似试验的结果进行对比分析，验证试验结果的准确性和可靠性。

总结试验结果，提出针对性的结论和建议，为输电铁塔的设计和施工提供参考。

04

计算方法研究与验证

该方法将铁塔和地脚螺栓简化为弹性体系，通过求解弹性力学方程得到塔脚板的抗拉承载力。但该方法忽略了材料的非线性和接触面的滑移效应，导致计算结果偏于不安全。

基于弹性力学理论的计算方法

该方法利用有限元软件建立铁塔和地脚螺栓的精细化模型，考虑材料的非线性和接触面的滑移效应，能够较准确地预测塔脚板的抗拉承载力。但该方法计算量大，且对模型精度和边界条件设置要求较高。

基于有限元分析的计算方法

考虑材料非线性和接触面滑移效应的计算方法

该方法在弹性力学理论的基础上，引入材料的本构关系和接触面的滑移效应，建立更符合实际情况的计算模型。通过迭代求解，可以得到更准确的塔脚板抗拉承载力预测结果。

基于代理模型的计算方法

该方法利用代理模型技术（如响应面法、神经网络等）建立铁塔和地脚螺栓的参数化模型，通过少量样本点的计算结果构建全局近似模型，从而快速预测不同参数组合下的塔脚板抗拉承载力。该方法计算效率高，适用于工程实际中的快速评估和优化设计。

通过设计不同参数组合的铁塔和地脚螺栓算例，分别采用现有计算方法和改进的计算方法进行计算，并将计算结果与试验结果进行对比分析，验证改进计算方法的准确性和可靠性。

选取实际输电铁塔工程实例，进行现场试验和计算分析。通过对比现场试验结果和改进计算方法的预测结果，进一步验证改进计算方法的工程适用性和实用性。

算例验证

工程实例验证

05

结论与展望

输电铁塔四地脚螺栓塔脚板在抗拉承载力方面表现出较高的性能，能够满足工程设计要求。

通过试验验证，本文提出的计算方法能够准确预测输电铁塔四地脚螺栓塔脚板的抗拉承载力。

在实际工程中，应充分考虑地脚螺栓的紧固力矩、材质强度等因素对塔脚板抗拉承载力的影响。

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