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在750kV格構(gòu)式變電構(gòu)架的設(shè)計(jì)工作中，連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)是其重要的環(huán)節(jié)。結(jié)構(gòu)能否正常受力，節(jié)點(diǎn)形式及其強(qiáng)度、剛度起到關(guān)鍵作用，節(jié)點(diǎn)的破壞會(huì)引起與之相連的若干桿件的破壞，因此節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的好壞是750kV格構(gòu)式變電構(gòu)架設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵。
國內(nèi)外許多學(xué)者通過理論分析或試驗(yàn)研究對構(gòu)架節(jié)點(diǎn)的受力性能進(jìn)行了探討。Whitmore R E首先提出有效寬度法計(jì)算節(jié)點(diǎn)板承載力，Thornton W A在有效寬度法的基礎(chǔ)上提出了柱模型，用于計(jì)算節(jié)點(diǎn)失穩(wěn)承載力，Cheng J J R等對框架支撐節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了試驗(yàn)研究和有限元分析，根據(jù)應(yīng)力重分布理論對Thornton提出的方法進(jìn)行了修正。李正良等針對輸電塔構(gòu)架的節(jié)點(diǎn)板及插板等部位的承載力開展了一定的研究；楊國賢等通過等效單環(huán)法提出了拉力作用下T形節(jié)點(diǎn)的承載力公式；陳繼祖等在分析各國規(guī)范極限承載力公式及影響節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度的主要因素的基礎(chǔ)上，提出了建議的焊接管設(shè)計(jì)承載力公式；陳以一等對K形節(jié)點(diǎn)建立了基于塑性理論的三重屈服線極限分析模型；舒興平等對6個(gè)K形、KK形、KKT形節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了足尺試驗(yàn)研究。
本次分析以某750kV變電站實(shí)際工程為依托，針對其格構(gòu)柱上的K形節(jié)點(diǎn)采用有限元分析與足尺試驗(yàn)相結(jié)合的方法來研究節(jié)點(diǎn)的受力性能，并通過有限元分析得到了該節(jié)點(diǎn)的極限承載力，為該節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了一定的參考依據(jù)。
取荷載較大的750kV格構(gòu)式變電構(gòu)架K形節(jié)點(diǎn)為試驗(yàn)試件，其截面規(guī)格、連接方式、夾角、節(jié)點(diǎn)板厚度等控制參數(shù)均取自實(shí)際工程。采用1:1足尺模型。在主桿上焊接節(jié)點(diǎn)板，腹桿上焊接插板，主、腹桿間通過6.8級普通螺栓連接，連接形式為T形。試件的主、腹桿鋼材選用Q345B，節(jié)點(diǎn)板鋼材選用Q235B。主桿長2600mm，腹桿長500mm。主桿截面尺寸為φ299×10，斜腹桿截面尺寸為φ133×5，節(jié)點(diǎn)板厚度為10mm，加勁板厚度均為6mm。
材性試驗(yàn)在建筑材料實(shí)驗(yàn)室液壓萬能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，用引伸計(jì)測量試件的變形。材性試件加工圖見圖，材性試驗(yàn)裝置如圖所示，材性試驗(yàn)結(jié)果見表。
現(xiàn)場試驗(yàn)加載裝置見圖。試件為平面受力結(jié)構(gòu)，將節(jié)點(diǎn)置于封閉的門架加載系統(tǒng)內(nèi)，門架頂部通過型鋼梁剛性連接形成一榀封閉自平衡系統(tǒng)，在主桿兩側(cè)設(shè)鋼板與門架連接，實(shí)現(xiàn)剛性約束，以固定試件，在斜腹桿受壓端設(shè)置帶角度的十字加載頭，固定于門架側(cè)面，用千斤頂反向加載給桿件施加壓力，在斜腹桿受拉端設(shè)置連接板，通過4個(gè)M30拉桿與遠(yuǎn)端帶角度的十字加載頭連接，用千斤頂沿門架外側(cè)反向加載給桿件施加拉力。
根據(jù)節(jié)點(diǎn)實(shí)際受力情況，在主桿兩端施加固定約束，限制其水平和豎向位移，對各腹桿同時(shí)施加拉、壓荷載，以設(shè)計(jì)荷載的1.5倍作為本次試驗(yàn)所施加的極限荷載。各節(jié)點(diǎn)實(shí)際荷載值見表。
本次試驗(yàn)采用分級加載制度，加載方案分預(yù)加載和正式加載兩部分。正式加載采用分級加載，對于設(shè)計(jì)荷載階段，每級荷載取設(shè)計(jì)荷載的10%進(jìn)行加載；對于超加載階段，每級荷載取設(shè)計(jì)荷載的5%進(jìn)行加載，超過試件設(shè)計(jì)荷載的1.5倍時(shí)結(jié)束加載。每級荷載之間停留的時(shí)間為2min。
本次試驗(yàn)布置了6個(gè)位移計(jì)，分別測量連接板面外變形、主桿豎向相對位移及跨中位移、主桿連接板水平滑移值及受拉端連接板實(shí)際拉伸量。在拉壓桿沿管周方向上，間隔180°布置一個(gè)單向應(yīng)變片以確定試驗(yàn)過程中桿件的實(shí)際受力情況。為研究連接板的實(shí)際受力，在此區(qū)域布置了5組應(yīng)變花，以監(jiān)測沿桿件力線方向及連接板邊緣部分的應(yīng)力分布，以直觀了解該區(qū)域的應(yīng)力分布。
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