于學(xué)玉

(四川電力設(shè)計(jì)咨詢有限責(zé)任公司，四川成都610016)

為驗(yàn)證鐵塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果，檢驗(yàn)鐵塔力學(xué)性能是否滿足工程的安全、可靠性要求，選用500 kV雙回路直線塔SZV5101進(jìn)行了實(shí)物試驗(yàn)。

1 試驗(yàn)方案

試驗(yàn)塔全高62.4 m，塔身主材采用Q420高強(qiáng)鋼。鐵塔采用全方位長(zhǎng)短腿，級(jí)差6.0 m，線路方向一側(cè)BC腿為8.9 m長(zhǎng)腿，另一側(cè)AD腿為2.9 m短腿(圖1)。

圖1 試驗(yàn)塔長(zhǎng)短腿布置

1.1 試驗(yàn)塔設(shè)計(jì)條件

導(dǎo)線型號(hào):4×LGJ－500/45鋼芯鋁絞線;地線型號(hào):LBGJ－150－27AC 鋁包鋼絞線;導(dǎo)線排列形式:垂直排列;氣象條件:風(fēng)速27 m/s，覆冰 10 mm;水平檔距:420 m;垂直檔距:650 m;試驗(yàn)塔呼高:36 m。

1.2 試驗(yàn)工況

(1)斷右地線、右上導(dǎo)線，其余未斷(雙回);

(2)斷右地線、右中導(dǎo)線，其余未斷(雙回);

(3)斷右地線、左中導(dǎo)線，其余未斷(雙回);

(4)斷右中、下導(dǎo)，其余未斷(雙回);

(5)斷左地線、其余未斷(單回);

(6)二倍吊裝左上導(dǎo)線，地線、右導(dǎo)線已掛，其余未掛;

(7)二倍吊裝左中導(dǎo)線，地線、右導(dǎo)線、左上導(dǎo)線已掛，其余未掛;

(8)二倍吊裝左下導(dǎo)線，其余已掛;

(9)地線已安，雙倍起吊右上導(dǎo)線，加載點(diǎn)在安裝孔上;

(10)地線、右上中導(dǎo)線已安，雙倍起吊右下導(dǎo)線，加載點(diǎn)在安裝孔上;

(11)錨左上導(dǎo)線，地線、右導(dǎo)線已錨，其余未錨;

(12)所有導(dǎo)地線不均勻覆冰(雙回)，0°風(fēng);

(13)所有導(dǎo)地線不均勻覆冰(單回)，0°風(fēng);

初中數(shù)學(xué)教師在安排學(xué)生進(jìn)行合作學(xué)習(xí)時(shí)，必須確保問題本身具備足夠的思辨性和發(fā)散性，以便能夠使學(xué)生在對(duì)此種類型問題的不斷鉆研之中，實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)水平的提高和增益。初中數(shù)學(xué)教師要避免一個(gè)錯(cuò)誤的做法，即不能因過于追求合作學(xué)習(xí)的成功，而為學(xué)生安排一些過于淺顯的問題，原因在于，這些問題的討論價(jià)值不大，學(xué)生即便能夠很快地實(shí)現(xiàn)對(duì)問題的破解，其也會(huì)因?yàn)槠平鈫栴}的過程過于簡(jiǎn)單而無(wú)法產(chǎn)生足夠的成就感，這樣亦會(huì)背離了組織學(xué)生進(jìn)行合作學(xué)習(xí)的初衷。

(14)單回運(yùn)行，60°大風(fēng)，最大垂直荷載;

(15)雙回運(yùn)行，60°大風(fēng)，最大垂直荷載。

2 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)為實(shí)物驗(yàn)證試驗(yàn)，在試驗(yàn)基礎(chǔ)上對(duì)被試塔進(jìn)行組裝，加荷點(diǎn)通過連有測(cè)力傳感器的鋼絲繩與加荷用液壓缸相連，加荷系統(tǒng)為液壓閉環(huán)自動(dòng)加荷系統(tǒng)。位移測(cè)量采用全站儀，應(yīng)變測(cè)量采用數(shù)據(jù)采集儀(圖2)。

圖2 試驗(yàn)實(shí)況

3 試驗(yàn)結(jié)果

2010年1月23～25日，SZV5101直線塔在中國(guó)電力科學(xué)研究院桿塔試驗(yàn)中心，通過了15個(gè)工況的設(shè)計(jì)荷載測(cè)試，其中雙回運(yùn)行，60°大風(fēng)，最大垂直荷載超載工況，荷載加至135%進(jìn)行位移、應(yīng)變測(cè)量時(shí)(持荷約10 s)，鐵塔東南塔身主材，第一水平隔面上方(約300 mm處)主材破壞。

4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

4.1 主材受力分析

圖3 應(yīng)變片布置

鐵塔變坡點(diǎn)以下第一段主材設(shè)計(jì)應(yīng)力達(dá)到97%，短腿主材應(yīng)力達(dá)到96%，是試驗(yàn)前預(yù)期破壞的兩個(gè)危險(xiǎn)點(diǎn)，在這兩段主材上按圖3所示方式布置了應(yīng)變片。

變坡點(diǎn)附近主材斷面上5個(gè)應(yīng)變片的應(yīng)變值如圖4。

圖4 1－1剖面應(yīng)變片應(yīng)變值

圖5 2－2剖面應(yīng)變片應(yīng)變值

由圖4、圖5可以看出，加載至100%設(shè)計(jì)荷載前，鐵塔主材截面各點(diǎn)應(yīng)變比較均勻，基本處于軸心受壓狀態(tài);超載后，主材截面各點(diǎn)應(yīng)變有較大程度分散，開始出現(xiàn)較大彎矩甚至局部扭矩。100%設(shè)計(jì)荷載時(shí)，主材應(yīng)力基本達(dá)到屈服強(qiáng)度，因此屈服強(qiáng)度是主材受力狀態(tài)的一個(gè)明顯分界點(diǎn)。主材屈服前，可近似按軸心受壓考慮;主材屈服后，彎矩和扭矩的影響已不可忽略。

4.2 錯(cuò)心斜材受力分析

鐵塔腿部褲襠斜材有80 mm偏心。為研究錯(cuò)心點(diǎn)附近桿件的受力性能，按圖6所示方式布置了應(yīng)變片。

圖6 應(yīng)變片布置

圖6 中的三個(gè)斜材截面應(yīng)變值測(cè)量結(jié)果如圖7所示。

由圖7可以看出，錯(cuò)心處的斜材均處于壓彎或拉彎狀態(tài)，因此，錯(cuò)心必須引起足夠的重視、建議將錯(cuò)心引起的彎矩按剛度分配到相關(guān)桿件上，進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定驗(yàn)算。

圖7 應(yīng)變片應(yīng)變值

4.3 鐵塔整體變形分析

工況15(雙回運(yùn)行60°大風(fēng)，最大垂直荷載)，逐級(jí)加載過程中，鐵塔整體變形曲線如圖8所示。

圖8 鐵塔整體變形

由圖8可以看出，鐵塔整體變形曲線接近雙折線，雙折線分界點(diǎn)在塔身變坡點(diǎn)附近。

5 結(jié)論

(1)主材屈服前，可近似按軸心受壓桿件考慮;主材屈服后，彎矩和扭矩的影響已不可忽略。

(2)桿件錯(cuò)心必須引起足夠的重視，建議將錯(cuò)心引起的彎矩按剛度分配到相關(guān)桿件上，再進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定驗(yàn)算。

(3)鐵塔整體變形曲線接近雙折線，雙折線分界點(diǎn)在塔身變坡點(diǎn)附近。