某特高压工程铁塔真型试验分析

2018-10-23罗先国邹相国

现代工业经济和信息化 2018年13期

关键词：主材内力杆塔

何川，罗先国，邹相国

（湖北省电力勘测设计院有限公司，湖北武汉 430040）

1 试验原理及方法

1）加荷：采用液压加荷装置，通过钢丝绳串联拉力传感器，按试验分级要求，逐步将垂直、水平及张力负荷施加在杆塔指定荷载作用点上。

2）观测：通过拉力传感器控制水平负荷及张力负荷加载的大小值；采用应变测量仪，测出各主要杆件的应变值得到各杆件的应力；在杆塔的正侧面各设置一台经纬仪，分别测得杆塔正侧面的挠度变形值及横担扭转位移值。

2 设计条件

1）导线：8×JL1/G3A-1250/70钢芯铝合金绞线。

2）档距（水平/垂直）：590/700 m。

3）基本风速覆冰：27 m/s、10 mm。

4）杆塔全高：77.5 m。

3 铁塔加荷方案

3.1 试验工况

该塔进行以下两组共计六个工况的试验：工况1，90°大风；工况 2,断左地线；工况 3,断左导线；工况4，锚左地线，右地线已锚；工况5，左导线施工提线，右侧导线、地线已安装；以上工况试验荷载均为100%设计荷载；工况6，45°大风；试验荷载为超载至150%设计荷载。

3.2 加荷步骤

加荷级别分别如下。

1）工况 1—5（横向、纵向、垂直）加载分别为0-50%-75%-90%-95%-100%-0。

2）工况6超载（横向、纵向、垂直）加载分别为0-50%-75%-90%-95%-100%-105%-110%-115%-120%-125%-130%-135%-140%-145%-150%-破坏。

4 试验情况

开始试验后，依次进行工况 2、3、4、5、1，试验荷载为100%设计荷载，所有工况都顺利通过试验。工况6，45°大风，试验荷载为超载至150%设计荷载，当荷载加至100%时，工况顺利通过，当荷载加至139%时，被试塔倒塔破坏。

5 试验数据分析

5.1 实测位移影响因素分析

一般杆塔真型试验均要求获得位移和应变数据，这些数据会受到很多因素影响。

1）设计加工方面：与杆件布置方式、节点构造、加工精度等有关。

2）组装方面：与组装方式、螺栓紧固程度等有关。

3）试验顺序：与工况试验顺序、持荷时间、加荷速度等有关。

Z2塔位移测点共布置16个，测点布置见下页图1（图中1～16是应变片在塔上的黏贴位置）。第1-3工况位移实测值比计算值大15%左右，而第4-5工况位移实测值和计算值相差在7%左右。原因是部分螺栓在前几个工况加载后发生滑移，而在后几个工况加载中误差就减小了，因此先加载的工况试验结果与计算偏差较大，后加载的工况差距明显减小。

5.2 实测应变影响因素分析

在弹性范围内铁塔的实测应变可通过应力应变公式计算出实测内力。铁塔的实测与计算内力有差距，主要由以下因素引起。

图1 试验塔位移测点图

1）应变片测量误差的影响：应变片的测量精度与多方面因素有关，应变片黏贴也是非常关键的要素之一。

2）节点非铰接影响：理论计算时将节点统一视为铰接，但实际中节点都有一定的刚度，并非理想的铰接。

Z2塔应变测点共布置67点，黏贴应变片134片。从计算内力和实测内力对比可看出：除断地线工况差异稍大外，该塔大部分测点实测内力与计算内力基本相符，误差在10%以内；杆塔主材实测内力与计算内力吻合程度较高，验证了计算模型的合理性。塔身主材（44号测点）实测结果与计算结果的相对误差为5%，塔腿主材（61号测点）的相对误差为4%；导线横担上平面主材与塔身相连处，角钢两肢的应变分别为552和579，两肢受力较为接近。这说明采用相互垂直焊接的节点板与横担上平面主材两肢相连后，这个部位传力已经接近于双面连接。横担上平面主材按双面连接设计，与以往单面连接设计相比可使横担上平面主材规格降1～2级。