البحث عن زاوية واحدة من الصلب في أبراج نقل الطاقة
البحث عن الصلب زاوية عالية القوة لأبراج الصلب
أبريل 26, 2025
البحث عن قدرة الحمل في نهاية المطاف على الحمل من الصلب الزاوية الواحدة في أبراج نقل الطاقة
نبذة مختصرة
أعضاء الصلب الزاوية الواحدة هم مكونات أساسية في أبراج نقل الطاقة, تحمل أحمالًا ضغطًا كبيرة بسبب المتطلبات الهيكلية لخطوط نقل الجهد العالي والجهد العالي. تعد قدرة الحمل في نهاية المطاف على حمل هؤلاء الأعضاء أمرًا ضروريًا لضمان استقرار البرج والسلامة في ظل ظروف التحميل المختلفة, بما في ذلك الرياح, جليد, والقوى الزلزالية. توفر هذه المقالة تحليلًا شاملاً للبحث عن القدرة الانضغاطية النهائية لصلب الزاوية الواحدة, التركيز على خصائص المواد, السلوك الالتواء, والدراسات التجريبية والعددية. من خلال الجداول المقارنة, نقوم بتقييم أداء درجات الصلب المختلفة, تكوينات مستعرضة, وتصميم المعلمات, مثل نسبة النحافة والغرابة. الدراسات الحديثة, بما في ذلك اختبارات البرج من النوع الحقيقي وتحليل العناصر المحدودة, تتم مراجعتها لتسليط الضوء على التطورات في فهم أوضاع الابزيم وآليات الفشل. يهدف التحليل إلى توجيه المهندسين والباحثين في تحسين تصميم أعضاء الصلب الزاوية لتحسين قدرة الحمل والكفاءة الهيكلية في أبراج الإرسال.
1. مقدمة
أبراج نقل الطاقة هي مكونات بنية تحتية حرجة تدعم خطوط الجهد العالي والجهد العالي الفائق, تمكين النقل الفعال للكهرباء عبر مسافات شاسعة. أعضاء الصلب زاوية واحدة, عادة على شكل حرف L في المقطع العرضي, تستخدم على نطاق واسع في هذه الأبراج بسبب نسبة القوة إلى الوزن العالية, سهولة التصنيع, والتنوع في التكوينات الهيكلية. ومع ذلك, يتعرض هؤلاء الأعضاء في المقام الأول لأحمال الضغط, جعل قدرتها على الحمل النهائي لتصميم التصميم الرئيسي. أوضاع الفشل مثل التواء المحلي, الازدحام العالمي, والمواد العائد يمكن أن يقلل بشكل كبير من قدرة الصلب الزاوية, وضع مخاطر على استقرار البرج.
الطلب المتزايد على الأبراج الأطول والأثقل, مدفوعة بجهد كبير للغاية (UHV) أنظمة مثل 1000 KV Tin-Meng-Shadong Line, لقد استلزم البحث المتقدم في السلوك الانضغاطي لصلب الزاوية. الدراسات الحديثة, مثل اختبارات البرج من النوع الحقيقي والمحاكاة العددية, ركزت على تحسين اختيار المواد, تصميم مستعرض, وتفاصيل الاتصال لتعزيز سعة الحمل. هذه المقالة تجمع هذه النتائج, توفير تحليل مفصل للعوامل التي تؤثر على القدرة الانضغاطية النهائية لصلب الزاوية الواحدة, بما في ذلك خصائص المواد, النحول, وظروف الحدود. يتم تقديم الجداول المقارنة وتحليلات المعلمات لتقديم إطار قوي لفهم الأبحاث الحالية وتوجيه التطورات المستقبلية.
[](https://html.rhhz.net/nmgdljs/20150509.htm)
2. خصائص المواد ومعلمات التصميم
تعتمد القدرة الانضغاطية لصلب الزاوية الواحدة على خصائصها المادية والخصائص الهندسية. تشمل درجات الصلب المشتركة المستخدمة في أبراج الإرسال Q235, Q345, و Q420, مع درجات ذات قوة عالية مثل Q460 والفولاذ المتقدم عالي القوة (AHSS) الحصول على جر لتطبيقات UHV. يتم اختيار هذه المواد بناءً على قوتها العائد, قوة الشد, ليونة, وقابلية اللحام.
2.1 خصائص المواد الرئيسية
تشمل خصائص المواد الأساسية التي تؤثر على قدرة الضغط:
- قوة العائد (f_y): الإجهاد الذي يبدأ فيه تشوه البلاستيك, حاسم لمقاومة الابزيم والعائد.
- قوة الشد (F_U): الحد الأقصى للضغط قبل الكسر, الإشارة إلى القدرة النهائية للمادة.
- معامل يونغ (ه): تصلب المادة, التأثير على سلوك التواء المرن.
- ليونة: القدرة على تشوه بلاستي, ضروري لامتصاص الطاقة تحت الأحمال الديناميكية.
2.2 معلمات التصميم
تتضمن معلمات التصميم الرئيسية:
- نسبة النحافة (λ = l/r): نسبة الطول الفعال (L) إلى دائرة نصف قطرها من الجير (ص), تحكم الازدحام العالمي.
- منطقة مستعرضة (ا): يحدد سعة الحمل المحوري.
- غريب الأطوار (البريد): التحميل خارج المركز بسبب تفاصيل الاتصال, تحفيز لحظات الانحناء الإضافية.
- شروط الحدود: مُثَبَّت, مثبت, أو الأطراف المقيدة جزئيا تؤثر على أوضاع الازداغ.
2.3 مقارنة الدرجات الفولاذية
الطاولة 1 يقارن الخصائص الميكانيكية لدرجات الصلب المشتركة المستخدمة في الصلب الزاوية الفردية لأبراج الإرسال.
| الصلب الصف | قوة العائد (ميغاباسكال) | قوة الشد (ميغاباسكال) | استطالة (%) | معامل يونغ (المعدل التراكمي) | تطبيقات |
|---|---|---|---|---|---|
| Q235 | 235 | 370-500 | 26 | 200 | أبراج الجهد المنخفض |
| Q345 | 345 | 470-630 | 21 | 200 | أبراج متوسطة/عالية الجهد |
| Q420 | 420 | 520-680 | 19 | 200 | أبراج UHV |
| Q460 | 460 | 550-720 | 17 | 200 | أبراج UHV المتقدمة |
مصدر: مقتبس من GB/T. 700-2006 و GB/T. 1591-2018 المعايير
3. سلوك التواء وأوضاع الفشل
تقتصر السعة الانضغاطية النهائية لصلب الزاوية الواحدة بشكل أساسي عن طريق الابزيم, التي يمكن أن تحدث في المحلية, عالمي, أو أوضاع الانثناء الإقليمية. يعتمد وضع الاشتراك على نسبة النحافة, هندسة مستعرضة, وظروف التحميل.
3.1 الازدحام المحلي
يحدث التوبيخ المحلي في الشفاه أو شبكة قسم الزاوية عندما يكون نسبة العرض إلى السمك (ب/ر) عالية. هذا الوضع منتشر في أقسام رقيقة الجدران ويمكن أن يقلل بشكل كبير من السعة. دراسات على Q420 زاوية القسم الصلب (مثلا, L200x20) لقد أظهرت أن الابزيم المحلي يبدأ عند الضغوط تحت قوة العائد, استلزم تصميمات قسم مضغوط.
[](HTTP://jace.chd.edu.cn/oa/darticle.aspx?اكتب = عرض&معرف = 202405011)
3.2 الازدحام العالمي
الازدحام العالمي, أو إولر الالتواء, يحدث في أعضاء نحيلة مع نسب رفيعة عالية (ل > 80). حمولة التواء الحاسمة (P_CR) يعطى من قبل:
p_cr = π²i / (KL)²
حيث e هو معامل يونغ, أنا لحظة الجمود, K هو عامل الطول الفعال, و L هو طول العضو. لصلب زاوية واحدة, المحور الضعيف (عادة محور Z-Z) يحكم الابزيم العالمي بسبب المقطع العرضي غير المتماثل.
3.3 الالتزام بالمنشئ الإقليمي
التوبيخ الإقليمي المنحني شائع في الفولاذ الزاوية الواحدة بسبب التحميل غريب الأطوار عند الاتصالات المثبتة, الذي يستحث الانحناء والتواء المشترك. دراسة على Q345 زاوية الصلب (L125x10) أظهر أن غريب الأطوار يزيد من خطر هذا الوضع, تقليل السعة بحصول ما يصل إلى 20% بالمقارنة مع التحيز متحدة المركز.
[](https://www.cepc.com.cn/cn/y2004/v25/i4/23)
3.4 مقارنة القدرات الالتواء
الطاولة 2 يقارن القدرات الانضغاطية النهائية لأعضاء الصلب الزاوية الفردية مع مختلف المقاطع العرضية والدرجات الفولاذية, بناءً على البيانات التجريبية والرقمية.
| الجزء | الصلب الصف | نسبة النحافة (ل) | القدرة النهائية (كيلو نيوتن) | وضع الفشل |
|---|---|---|---|---|
| L125x10 | Q345 | 90 | 450 | الانثناء الإقليمي |
| L160x12 | Q345 | 90 | 780 | الازدحام العالمي |
| L200x16 | Q420 | 90 | 1200 | الازدحام المحلي |
| L200x20 | Q460 | 90 | 1500 | الازدحام المحلي |
مصدر: تم تجميعها من الدراسات التجريبية وتحليلات العناصر المحدودة
[](HTTP://jace.chd.edu.cn/oa/darticle.aspx?اكتب = عرض&معرف = 202405011)
4. الدراسات التجريبية والرقمية
استخدمت الأبحاث الحديثة اختبارًا تجريبيًا ومحاكاة عددية للتحقيق في القدرة الانضغاطية لصلب الزاوية الفردية في أبراج الإرسال. توفر هذه الدراسات رؤى قيمة في سلوك التواء, توزيع الحمل, والتصميم تحسين.
4.1 اختبارات برج حقيقي من النوع
تتضمن اختبارات البرج من النوع الحقيقي نماذج أبراج واسعة النطاق أو مقاس تخضع لأحمال التصميم للتحقق من الحسابات النظرية. مثال بارز هو الاختبار الحقيقي لبرج ZBC30105BL لزمن الصفيح-شاندونغ 1000 خط KV UHV. البرج, شيدت مع Q345B واحد الفولاذ الزاوية المزدوجة, تم اختباره في ظل ظروف التحميل المختلفة, بما في ذلك الرياح (30 الآنسة) والجليد (10 مم). أظهرت النتائج أن القدرات المضغوطة المقاسة لأعضاء الزاوية الواحدة (مثلا, L160x12) كانوا في الداخل 5% من القيم النظرية, تأكيد موثوقية معايير التصميم مثل DL/T 5154-2002.
[](https://html.rhhz.net/nmgdljs/20150509.htm)
4.2 تحليل العناصر المحدودة
تحليل العناصر المحدودة (الهيئة الاتحادية للبيئة) تم استخدام برامج مثل Ansys و Abaqus على نطاق واسع لنمذجة سلوك الإزاحة من الصلب الزاوية. دراسة على الصلب زاوية Q420 (L200x16) تحت الضغط غريب الأطوار أظهر أن FEA تنبأ بدقة ببدء التوبيخ المحلي والقدرة النهائية, مع أخطاء أقل من 10% مقارنة بالنتائج التجريبية. أوصت الدراسة أيضًا بصيغة نسبة النحافة المعدلة لأعضاء المحور المتوازي لحساب آثار الاتصال.
[](https://www.cepc.com.cn/cn/y2004/v25/i4/23)[](HTTP://jace.chd.edu.cn/oa/darticle.aspx?اكتب = عرض&معرف = 202405011)
4.3 مقارنة النتائج التجريبية والرقم
الطاولة 3 يقارن القدرات الانضغاطية النهائية من الاختبارات التجريبية و FEA لأعضاء الفولاذ الزاوية المحددة.
| الجزء | الصلب الصف | القدرة التجريبية (كيلو نيوتن) | سعة FEA (كيلو نيوتن) | خطأ (%) |
|---|---|---|---|---|
| L125x10 | Q345 | 450 | 465 | 3.3 |
| L160x12 | Q345 | 780 | 760 | -2.6 |
| L200x16 | Q420 | 1200 | 1250 | 4.2 |
مصدر: تم تجميعها من اختبارات النوع الحقيقي ودراسات FEA
[](https://html.rhhz.net/nmgdljs/20150509.htm)[](HTTP://jace.chd.edu.cn/oa/darticle.aspx?اكتب = عرض&معرف = 202405011)
5. معايير التصميم والتوصيات
معايير التصميم الصينية, مثل dl/t 5154-2002 و DL/T. 5219-2023, تقديم إرشادات لحساب القدرة الضاغطة لصلب الزاوية في أبراج الإرسال. هذه المعايير تمثل أوضاع التواء, غريب الأطوار, وتفاصيل الاتصال.
[](https://www.cepds.com/u/cms/www/202112/031412127pyd.pdf)[](https://www.cepc.com.cn/cn/y2004/v25/i4/23)
التوصيات الرئيسية تشمل:
- حدود نسبة النحافة: mantain λ < 120 للأعضاء الرئيسيين لمنع الازدهار العالمي.
- غرابة الاعتبار: استخدم صيغ التصميم المعدلة لحساب التحميل غريب الأطوار.
- القسم الاكتئاب: تأكد من أن نسب B/T تلبي معايير القسم المدمج لتقليل الإبزيم المحلي.
- اختيار المواد: استخدم Q420 أو Q460 لأبراج UHV لتحقيق قدرات أعلى مع مقاطع عرضية مخفضة.
أوصت دراسة على مكونات البرج النموذجية بصيغة نسبة النحافة المنقحة لأعضاء المحور المتوازي لتحسين تنبؤات السعة, خاصة بالنسبة لنسب النحافة العالية.
[](https://www.cepc.com.cn/cn/y2004/v25/i4/23)
6. الابتكارات والتطبيقات الحديثة
استكشفت الأبحاث الحديثة مقاربات مبتكرة لتعزيز القدرة الانضغاطية لصلب الزاوية الواحدة. فمثلا, دراسة حول Q420 زاوية القسم الصلب لأبراج UHV التحقيق في أوضاع وآليات التوبيخ, اقتراح تصاميم مستعرضة محسنة لتأخير التوبيخ المحلي. درست دراسة أخرى استخدام الصلب التجويف لأبراج الإرسال, الذي يوفر مقاومة تآكل محسنة وسعة طويلة الأجل أعلى في البيئات القاسية.
[](HTTP://jace.chd.edu.cn/oa/darticle.aspx?اكتب = عرض&معرف = 202405011)[](https://www.corrdata.org.cn/dhtjdaohang/fhjs/jishuyingyong/2019-07-18/174610.html)
أظهر تطبيق الصلب التجويف على البارد في اختبارات البرج من النوع الحقيقي قدرات مضغوطة قابلة للمقارنة مع الفولاذ Q345 المولدة الساخنة, مع مزايا المتانة المضافة. بالإضافة إلى ذلك, أظهرت الأبحاث حول تعزيز الصلب القناة الموازية لأعضاء الزاوية أ 30% زيادة في قدرة الضغط, تقديم حل التعديل التحديثي لأبراج الشيخوخة.
[](https://www.lwinst.com/liems/web/result/detail.htm?الفهرس = CGK_Journal&اكتب = الإنجاز&id = cjfdlast2016_gyjz201608001)[](https://www.energychina.press/cn/article/doi/10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.02.016?ViewType = html)
7. المناقشة والاتجاهات المستقبلية
حقق البحث في القدرة الانضغاطية النهائية لصلب الزاوية الفردية خطوات كبيرة, خاصة في سياق أبراج انتقال UHV. اختبارات من النوع الحقيقي و FEA قد تم التحقق من صحة مناهج التصميم, في حين أن الفولاذ عالي القوة مثل Q420 و Q460 قد مكّنوا تصميمات برج أخف وأكثر كفاءة. ومع ذلك, تبقى التحديات, بما في ذلك تعقيد نمذجة التحميل غريب الأطوار, تكلفة المواد عالية القوة, وتأثير التآكل على السعة على المدى الطويل.
يجب أن تركز الأبحاث المستقبلية على:
- تطوير فولاذ عالي القوة فعال من حيث التكلفة مع تحسن مقاومة للتآكل.
- تقدم نماذج FEA للتنبؤ بشكل أفضل بتوليد الإقليمي تحت التحميل المعقد.
- استكشاف التكوينات الهجينة, مثل الصلب الزاوية مع التعزيزات المركبة, لتعزيز القدرة.
- دمج التوائم الرقمية والتعلم الآلي للتنبؤ بسلوك التواء وتحسين التصميمات.
بالإضافة إلى ذلك, يمكن أن تسهل معايير التصميم الدولية والصينية للاعتماد العالمي لتصميمات الصلب المتقدمة للزاوية المتقدمة, تحسين سلامة وكفاءة أبراج الإرسال في جميع أنحاء العالم.
مراجع
1. أبحاث وتطبيق برج الفولاذ: سلوك التآكل في بيئات في الغلاف الجوي المختلفة. www.corrdata.org.cn
[](https://www.corrdata.org.cn/dhtjdaohang/fhjs/jishuyingyong/2019-07-18/174610.html)
2. تحليل الاختبار الحقيقي من النوع ZBC30105BL لبرج Tin-Meng-Shandong 1000 خط انتقال KV UHV. html.rhhz.net
[](https://html.rhhz.net/nmgdljs/20150509.htm)
3. دراسة على قدرة الحمل من الصلب زاوية مع تعزيز القناة المتوازية. www.energychina.press
[](https://www.energychina.press/cn/article/doi/10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.02.016?ViewType = html)
4. دراسة تجريبية على قدرة حمل مكون البرج النموذجية. www.cepc.com.cn
[](https://www.cepc.com.cn/cn/y2004/v25/i4/23)
5. التحليل التجريبي والنظري لتعزيز زاوية الصلب في أبراج الإرسال. jace.chd.edu.cn
[](HTTP://jace.chd.edu.cn/oa/darticle.aspx?اكتب = عرض&معرف = 202405011)
6. دراسة اختبار حقيقية من النوع على أبراج نقل الصلب الباردة الباردة. www.lwinst.com
[](https://www.lwinst.com/liems/web/result/detail.htm?الفهرس = CGK_Journal&اكتب = الإنجاز&id = cjfdlast2016_gyjz201608001)
7. GB / T 700-2006: الفولاذ الهيكلية الكربون. المعيار الوطني الصيني.
8. GB / T 1591-2018: عالية القوة وانخفاض سبائك الفولاذ الهيكلية. المعيار الوطني الصيني.
9. دي إل/تي 5154-2002: الرمز الفني لتصميم هياكل البرج لخطوط النقل العلوية. معيار الصناعة الصينية.
10. دي إل/تي 5219-2023: الرمز الفني لتصميم الأساس لخطوط النقل العلوية. معيار الصناعة الصينية.
[](https://www.cepds.com/u/cms/www/202112/031412127pyd.pdf)
تعتبر القدرة الحاملة للحمل في نهاية المطاف من الصلب الزاوية الفردية عاملاً حاسماً في تصميم وسلامة أبراج نقل الطاقة. أبرز هذا التحليل تفاعل خصائص المواد, السلوك الالتواء, وتصميم المعلمات في تحديد السعة. من خلال الجداول والمناقشات المقارنة, لقد أظهرنا مزايا الفولاذ عالي القوة مثل Q420 و Q460, تم التحقق من صحتها بواسطة اختبارات النوع الحقيقي وتحليل العناصر المحدودة. الابتكارات الأخيرة, مثل الصلب التجويف والتعزيزات المتوازية, تقديم طرق واعدة لتعزيز القدرة والمتانة. مع نمو الطلب على أنظمة نقل UHV, استمرار البحث في المواد المتقدمة, تقنيات النمذجة, وستكون معايير التصميم ضرورية لمواجهة التحديات المتطورة لبناء البرج, ضمان بنية تحتية موثوقة ومستدامة.
