杆件损伤对运行铁塔结构受力性能影响研究

远 王(湖北省电力规划设计院有限公司，中国)
治中 刘(湖北省电力规划设计院有限公司，中国)
广生 李(湖北省电力规划设计院有限公司，中国)

摘要

输电铁塔长期暴露于大气环境，其杆件易出现腐蚀或疲劳损伤，损伤状况包括局部和整体两种。对不同截面、坑洞直径下局部与整体损伤杆件的结构承载力下降情况展开研究，结果如下：一是局部损伤杆件极限承载力削弱比例通常随长细比增大而增大，不过当坑洞中心距角钢肢背近且坑洞浅时，基本稳定。二是整体损伤杆件极限承载力削弱比例在杆件原始长细比增大时略有下降，大体呈稳定状。三是整体损伤杆件承载力下降幅度远超过局部损伤构件。四是实际应用中，对于仅有小坑洞局部损伤的构件可继续使用，无需更换或加固；而对于整体损伤构件，则需进行更换或加固处理。

关键词

杆件损伤；运行铁塔；承载力；损伤构件

参考

刘春城,徐健,黄金花,等.基于神经网络的大型输电铁塔损伤识别研究[J].华东电力,2009,37(2):256-260.

罗银权.输电铁塔主材螺栓松动损伤识别方法研究[D].上海:华北电力大学,2022.

徐成.输电铁塔螺栓连接节点及杆件多次反复拉压力学行为研究[D].北京:中国矿业大学,2023.结合三种直径的坑洞，坑洞直径改变时，其对杆件极限承载力削弱比例在随坑洞深度、坑洞中心距角钢肢背距离和杆件长细比的变化趋势方面影响较小，但具体削弱值差异明显，坑洞直径越大，杆件极限承载力削弱比例越大。从前面分析可知，坑洞直径增大时，杆件极限承载力削弱比例受坑洞中心距角钢肢背距离的影响也增大，即坑洞直径大且距肢背远时，杆件极限承载力会受到更严重的削弱。对于存在局部损伤的角钢构件，其剩余承载力的特点主要表现为：角钢杆件的极限承载力削弱比例受多种因素影响：一般随长细比增大而增大，但坑洞中心距角钢肢背近且深度浅时，该比例随长细比变化不明显，而中心距增大或深度加深会加快其增大速度；坑洞直径改变对承载力削弱比例的变化趋势影响较小；截面尺寸大时，坑洞对其承载力削弱程度低；坑洞直径变大，承载力削弱比例受坑洞中心距角钢肢背距离的影响增大，在分析角钢构件剩余承载力时需重点关注，为输电铁塔安全评估等提供依据。3.2 整体损伤受力性能研究在杆件损伤中，杆件平均损伤厚度 δ 和构件长细比是影响其承载力与稳定性的主要因素（截面腐蚀示意图见图2）。当杆件整体锈蚀时，原始截面被削弱，导致截面惯性矩和回转半径减小，进而使杆件长细比增大，极限承载力降低。我们选取L63X5和L140×10这两种角钢截面形式开展研究。分别计算在不同原始长细比的条件下，杆件原始截面的极限承载力，以及在整体腐蚀厚度 δ 为0.25mm、0.5mm、0.75mm时截面的极限承载力情况，以此来分析杆件损伤对其性能的影响，为后续相关研究和实践中的评估、决策等提供数据支持。由图7和图8可知，L63X5和L140×10截面的角钢杆件在整体锈蚀时，其杆件极限承载力会被大幅削弱。杆件极限承载力削弱比例在杆件原始长细比增大时仅略有下降，大体保持稳定，也就是说，原始长细比对杆件极限承载力下降程度的影响不大。相较于L63X5截面的角钢杆件，L140×10截面的角钢杆件因锈蚀导致的截面削弱程度更小，所以其杆件极限承载力下降程度也相对较低。对于出现整体损伤的角钢杆件，可得出以下结论：一是杆件整体损伤时，其极限承载力会大幅下降；二是杆件极限承载力削弱比例随原始长细比增大只是略有降低且基本稳定，即原始长细比对极限承载力下降程度影响较小；三是因整体损伤对大尺寸截面的削弱程度小，所以杆件极限承载力下降程度也较小。图 7 L63×5 截面极限承载力下降程度 - 长细比变化曲线 图 8 L140×10 截面极限承载力下降程度 - 长细比变化曲线

DOI: http://dx.doi.org/10.12345/dlynyqy.v2i11.22129