abstrakte

Enkelhoekstaallede is fundamentele komponente in kragoordragtorings, dra beduidende drukbelasting as gevolg van die strukturele vereistes van hoëspannings- en ultra-hoë spanning-transmissielyne. Die uiteindelike drukvermoë van hierdie lede is van kritieke belang om toringstabiliteit en veiligheid onder verskillende laaitoestande te verseker, insluitend wind, ys, en seismiese kragte. Hierdie artikel bied 'n uitgebreide ontleding van die navorsing oor die uiteindelike drukvermoë van enkelhoekstaal, fokus op materiële eienskappe, gesukkel gedrag, en eksperimentele en numeriese studies. Deur middel van vergelykende tabelle, Ons evalueer die werkverrigting van verskillende staalgrade, Dwarssnitkonfigurasies, en ontwerpparameters, soos slankheidsverhouding en eksentrisiteit. Onlangse studies, insluitend ware toringtoetse en eindige elementanalises, word hersien om die vooruitgang te beklemtoon in die begrip van die modusse en mislukkingsmeganismes. Die ontleding het ten doel om ingenieurs en navorsers te lei om die ontwerp van hoekstaallede te optimaliseer vir verbeterde lasdraende kapasiteit en strukturele doeltreffendheid in transmissietorings.

1. inleiding

Kragtransmissietorings is kritieke infrastruktuurkomponente wat hoë spanning en ultra-hoogspanningslyne ondersteun, wat die doeltreffende oordrag van elektrisiteit oor groot afstande moontlik maak. Enkelhoekstaallede, tipies L-vormig in dwarssnit, word wyd in hierdie torings gebruik as gevolg van hul hoë sterkte-tot-gewig-verhouding, gemak van vervaardiging, en veelsydigheid in strukturele konfigurasies. Maar, Hierdie lede word hoofsaaklik aan drukbelasting onderwerp, maak hul uiteindelike lasdraende kapasiteit 'n sleutelontwerpoorweging. Mislukkingsmodusse soos plaaslike knik, Globale knik, en materiaalopbrengste kan die kapasiteit van hoekstaal aansienlik verminder, stel risiko's vir toringstabiliteit in.

Die toenemende vraag na groter en swaarder gelaaide torings, Aangedryf deur ultra-hoë spanning (Uhv) stelsels soos die 1000 KV Tin-Meng-Shadong Line, het gevorderde navorsing oor die drukgedrag van hoekstaal genoodsaak. Onlangse studies, soos ware toringtoetse en numeriese simulasies, het gefokus op die optimalisering van materiaalkeuse, Dwarssnitontwerp, en verbindingsbesonderhede om die dravermoë te verbeter. Hierdie artikel sintetiseer hierdie bevindings, Die verskaffing van 'n gedetailleerde ontleding van die faktore wat die uiteindelike drukvermoë van enkelhoekstaal beïnvloed, insluitend materiële eienskappe, skraalheid, en grensvoorwaardes. Vergelykende tabelle en parameteranalises word aangebied om 'n robuuste raamwerk aan te bied om huidige navorsing te verstaan ​​en om toekomstige ontwikkelings te lei.

[](https://html.rhhz.net/nmgdljs/20150509.htm)

2. Materiële eienskappe en ontwerpparameters

Die drukvermoë van enkelhoekstaal hang af van die materiaal -eienskappe en meetkundige eienskappe. Algemene staalgrade wat in transmissietorings gebruik word, sluit in Q235, Q345, en Q420, met hoërsterkte grade soos Q460 en gevorderde staal met 'n hoë sterkte (AHSS) Trek 'n trekkrag vir UHV -toepassings. Hierdie materiale word gekies op grond van hul opbrengsterkte, treksterkte, selfpiriteit, en sweisbaarheid.

2.1 Sleutelmateriaal eienskappe

Die primêre materiaal -eienskappe wat die drukkapasiteit beïnvloed, sluit in:

• opbrengs Krag (f_y): Die spanning waarteen plastiese vervorming begin, Krities om te weerstaan.
• Trek sterkte (f_U): Die maksimum spanning voor breuk, wat die uiteindelike kapasiteit van die materiaal aandui.
• Young se modulus (E): Die styfheid van die materiaal, beïnvloed elastiese knikgedrag.
• Duktiliteit: Die vermoë om plastiek te vervorm, noodsaaklik om energie onder dinamiese vragte op te neem.

2.2 Ontwerpparameters

Sleutelontwerpparameters sluit in:

• Slankheidsverhouding (λ = l/r): Die verhouding van effektiewe lengte (L) tot radius van Gyration (r), Beheer Globale Buckling.
• Deursnitarea (A): Bepaal die aksiale lasvermoë.
• Eksentrisiteit (e): Laai buite die sentrum as gevolg van verbindingsbesonderhede, bykomende buigmomente veroorsaak.
• Grensvoorwaardes: Gevestig, vasgaan, of gedeeltelik ingehoue ​​ente beïnvloed knikmodusse.

2.3 Vergelyking van staalgrade

tafel 1 Vergelyk die meganiese eienskappe van gewone staalgrade wat in enkelhoekstaal vir transmissietorings gebruik word.

Bron: Aangepas uit GB/T 700-2006 en GB/T 1591-2018 standaarde

3. Buik gedrag en mislukkingsmetodes

Die uiteindelike drukvermoë van enkelhoekstaal word hoofsaaklik beperk deur knik, wat in plaaslik kan voorkom, globaal, of buig-torsionale modusse. Die knikmodus hang af van die slankheidsverhouding, deursnit meetkunde, en laai toestande.

3.1 Plaaslike knik

Plaaslike knik kom voor in die flense of web van die hoekgedeelte wanneer die breedte-tot-dikte verhouding (b/t) is hoog. Hierdie modus kom algemeen voor in dunwandige gedeeltes en kan die kapasiteit aansienlik verminder. Studies oor Q420 groot gedeelte hoekstaal (bv, L200X20) het getoon dat plaaslike knik by spanning onder die opbrengsterkte begin, noodsaaklike afdelingsontwerpe noodsaak.

[](http://jace.chd.edu.cn/oa/darticle.aspx?Tipe = View&ID = 202405011)

3.2 Globale knik

Globale knik, of euler knik, kom voor by slanke lede met 'n hoë slankheidsverhoudings (L > 80). Die kritieke knikbelasting (P_cr) word gegee deur:

P_cr = π²i / (Kl)²

waar e Young se modulus is, Ek is die oomblik van traagheid, K is die effektiewe lengte faktor, en L is die lengte van die lid. Vir enkelhoekstaal, die swak as (tipies die z-z-as) reguleer wêreldwye knik as gevolg van die asimmetriese deursnit.

3.3 Buigsame torsionale knik

Buigsame-torsionale knik kom algemeen voor in enkelhoekstaal as gevolg van eksentrieke lading by boutverbindings, wat gekombineerde buig en torsie veroorsaak. 'N Studie oor Q345 hoekstaal (L125X10) het getoon dat eksentrisiteit die risiko van hierdie modus verhoog, verminder die kapasiteit met tot 20% in vergelyking met konsentriese lading.

[](https://www.cepc.com.cn/cn/y2004/v25/i4/23)

3.4 Vergelyking van knikvermoë

tafel 2 Vergelyk die uiteindelike drukvermoë van enkelhoekstaallede met verskillende dwarssnitte en staalgrade, gebaseer op eksperimentele en numeriese data.

Bron: Saamgestel uit eksperimentele studies en eindige elementanalises

[](http://jace.chd.edu.cn/oa/darticle.aspx?Tipe = View&ID = 202405011)

4. Eksperimentele en numeriese studies

Onlangse navorsing het eksperimentele toetsing en numeriese simulasies gebruik om die drukvermoë van enkelhoekstaal in transmissietorings te ondersoek. Hierdie studies bied waardevolle insigte in die gedrag van die knik, las verspreiding, en ontwerpoptimalisering.

4.1 True-tipe toringtoetse

True-tipe toringtoetse behels volskaalse of afgeskaalde toringmodelle wat onderworpe is aan ontwerpbelasting om teoretiese berekeninge te valideer. 'N Opvallende voorbeeld is die ware tipe toets van die ZBC30105BL-toring vir die tin-mengsel 1000 KV UHV -lyn. Die toring, gebou met Q345b enkel- en dubbele hoekstaal, is onder verskillende vragtoestande getoets, insluitend wind (30 m / s) en ys (10 mm). Die resultate het getoon dat die gemete drukvermoë van enkelhoeklede (bv, L160X12) Was binne 5% van teoretiese waardes, bevestig die betroubaarheid van ontwerpstandaarde soos DL/T 5154-2002.

[](https://html.rhhz.net/nmgdljs/20150509.htm)

4.2 Eindige Element Analise

Eindige elementanalise (FEA) Die gebruik van sagteware soos ANSYS en Abaqus is wyd gebruik om die knikgedrag van hoekstaal te modelleer. 'N Studie oor Q420 hoekstaal (L200X16) Onder eksentrieke kompressie het getoon dat FEA die plaaslike inisiasie en uiteindelike kapasiteit akkuraat voorspel het, met foute minder as 10% in vergelyking met eksperimentele resultate. Die studie het ook 'n gewysigde formule vir slankheidsverhouding vir parallel-as-lede aanbeveel om rekening te hou met die effekte van verbindings.

[](https://www.cepc.com.cn/cn/y2004/v25/i4/23)[](http://jace.chd.edu.cn/oa/darticle.aspx?Tipe = View&ID = 202405011)

4.3 Vergelyking van eksperimentele en numeriese resultate

tafel 3 Vergelyk die uiteindelike drukvermoë van eksperimentele toetse en FEA vir geselekteerde hoekstaallede.

Bron: Saamgestel uit ware tipe toetse en FEA-studies

[](https://html.rhhz.net/nmgdljs/20150509.htm)[](http://jace.chd.edu.cn/oa/darticle.aspx?Tipe = View&ID = 202405011)

5. Ontwerpstandaarde en aanbevelings

Chinese ontwerpstandaarde, soos dl/t 5154-2002 en dl/t 5219-2023, Voorsien riglyne vir die berekening van die drukvermoë van hoekstaal in transmissietorings. Hierdie standaarde is verantwoordelik vir die knikmodusse, eksentrisiteit, en verbindingsbesonderhede.

[](https://www.cepds.com/u/cms/www/202112/031412127pyd.pdf)[](https://www.cepc.com.cn/cn/y2004/v25/i4/23)

Sleutelaanbevelings sluit in:

• Slankheidsverhouding Beperkings: Mantain λ < 120 vir hooflede om wêreldwye knik te voorkom.
• Eksentrisiteitsoorweging: Gebruik gewysigde ontwerpformules om rekening te hou met eksentrieke lading by boutverbindings.
• Afdeling kompaktheid: Verseker dat B/T -verhoudings aan kompakte seksie -kriteria voldoen om plaaslike geknetter te verminder.
• Materiaal seleksie: Gebruik Q420 of Q460 vir UHV-torings om hoër kapasiteit met verminderde dwarssnitte te bewerkstellig.

'N Studie oor tipiese toringkomponente het 'n hersiene formule vir die slankheidsverhouding vir parallel-as-lede aanbeveel om kapasiteitsvoorspellings te verbeter, veral vir hoë slankheidsverhoudings.

[](https://www.cepc.com.cn/cn/y2004/v25/i4/23)

6. Onlangse innovasies en toepassings

Onlangse navorsing het innoverende benaderings ondersoek om die drukvermoë van enkelhoekstaal te verbeter. Byvoorbeeld, 'N Studie oor Q420 groot gedeelte hoekstaal vir UHV-torings het knikmodusse en meganismes ondersoek, Voorstel van geoptimaliseerde deursnitontwerpe om plaaslike geknak te vertraag. 'N Ander studie het die gebruik van verweringsstaal vir transmissietorings ondersoek, wat verbeterde korrosieweerstandigheid en potensieel hoër langtermynkapasiteit in harde omgewings bied.

[](http://jace.chd.edu.cn/oa/darticle.aspx?Tipe = View&ID = 202405011)[](https://www.corrdata.org.cn/dhtjdaohang/fhjs/jishuyingyong/2019-07-18/174610.html)

Die toediening van koelvormige verweringsstaal in toringtoetse in die regte tipe het vergelykbare drukvermoë getoon met warmgewalde Q345-staal, met toegevoegde duursaamheidsvoordele. Daarbenewens, Navorsing oor parallelle kanaalstaalversterking vir hoeklede het 'n 30% toename in drukkapasiteit, Bied 'n oplossing vir verouderde torings.

[](https://www.lwinst.com/liems/web/result/detail.htm?Indeks = cgk_journal&tipe = prestasie&id = cjfdlast2016_gyjz201608001)[](https://www.energychina.press/cn/article/doi/10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.02.016?ViewType = html)

7. Bespreking en toekomstige aanwysings

Die navorsing oor die uiteindelike drukvermoë van enkelhoekstaal het beduidende vordering gemaak, veral in die konteks van UHV -transmissietorings. True-tipe toetse en FEA het ontwerpbenaderings bekragtig, terwyl hoë-sterkte staal soos Q420 en Q460 ligter en doeltreffender toringontwerpe moontlik gemaak het. Maar, uitdagings bly, insluitend die kompleksiteit van modellering van eksentrieke lading, Die koste van materiale met 'n sterk sterkte, en die impak van korrosie op langtermynkapasiteit.

Toekomstige navorsing moet daarop fokus:

• Die ontwikkeling van koste-effektiewe staal met 'n hoë sterkte met verbeterde korrosieweerstand.
• Die bevordering van FEA-modelle om die buig-torsionale knik beter te voorspel onder komplekse lading.
• Verkenning van basterkonfigurasies, soos hoekstaal met saamgestelde versterkings, om kapasiteit te verbeter.
• Integrasie van digitale tweeling en masjienleer om die gedrag te voorspel en ontwerpe te optimaliseer.

Daarbenewens, Harmoniserende internasionale en Chinese ontwerpstandaarde kan wêreldwye aanvaarding van gevorderde hoekstaalontwerpe vergemaklik, die verbetering van die veiligheid en doeltreffendheid van transmissietorings wêreldwyd.

Verwysings

1. Verwering van staaltoringnavorsing en -toediening: Korrosiegedrag in verskillende atmosferiese omgewings. www.corrdata.org.cn

[](https://www.corrdata.org.cn/dhtjdaohang/fhjs/jishuyingyong/2019-07-18/174610.html)

2. True-tipe toetsanalise van ZBC30105bl-toring vir tin-meng-shandong 1000 KV UHV -transmissielyn. html.rhhz.net

[](https://html.rhhz.net/nmgdljs/20150509.htm)

3. Bestudeer oor die dravermoë van hoekstaal met parallelle kanaalversterking. www.energychina.press

[](https://www.energychina.press/cn/article/doi/10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.02.016?ViewType = html)

4. Eksperimentele studie oor tipiese toringkomponentbelastingvermoë. www.cepc.com.cn

[](https://www.cepc.com.cn/cn/y2004/v25/i4/23)

5. Eksperimentele en teoretiese analise van die versterking van die hoekstaal in transmissietorings. jace.chd.edu.cn

[](http://jace.chd.edu.cn/oa/darticle.aspx?Tipe = View&ID = 202405011)

6. True-tipe toetsstudie oor verwering van koue gevormde staaltransmissietorings. www.lwinst.com

[](https://www.lwinst.com/liems/web/result/detail.htm?Indeks = cgk_journal&tipe = prestasie&id = cjfdlast2016_gyjz201608001)

7. GB / T 700-2006: Koolstof strukturele staal. Chinese nasionale standaard.

8. GB / T 1591-2018: Hoë sterkte lae legering strukturele staal. Chinese nasionale standaard.

9. DL/T 5154-2002: Tegniese kode vir die ontwerp van toringstrukture van oorhoofse transmissielyne. Chinese industrie standaard.

10. DL/T 5219-2023: Tegniese kode vir fondamentontwerp van oorhoofse transmissielyne. Chinese industrie standaard.

[](https://www.cepds.com/u/cms/www/202112/031412127pyd.pdf)