1. Bối cảnh nghiên cứu về tính chất cơ học của các nút tháp thép góc

Là một cấu trúc quan trọng trong các dự án như đường dây truyền tải và tháp liên lạc, Thiết kế và tính chất cơ học của các tháp thép góc ảnh hưởng trực tiếp đến sự an toàn và ổn định của cấu trúc tổng thể. Các nút tháp thép góc thường bao gồm ba loại: các nút cứng nhắc, Các nút bán cứng và nút khớp nối. Các loại nút khác nhau có sự khác biệt đáng kể về hiệu suất căng thẳng, Độ cứng và khả năng chịu tải. .

1. Các nút cứng nhắc

Các nút cứng thường được sử dụng trong các cấu trúc đòi hỏi sự ổn định cao, chẳng hạn như trong thiết kế các nút xi lanh bên ngoài của Tháp Quảng Châu, và các nút cứng được sử dụng để đảm bảo sự ổn định tổng thể và cục bộ. Các nút cứng nhắc có thể truyền một cách hiệu quả các khoảnh khắc uốn cong và lực cắt, nhưng có những hạn chế lớn về biến dạng, Vì vậy, tác động của độ cứng của nút đối với cấu trúc tổng thể cần được xem xét trong quá trình thiết kế.

2. Các nút bán cứng

Các nút bán cứng kết hợp các lợi thế của các nút cứng và khớp nối, và có khả năng tiêu thụ năng lượng và độ dẻo tốt. Ví dụ, Các nút cột chùm tia bán cứng được kết nối với thép góc trên và dưới đã xác minh độ dẻo tốt và hiệu suất tiêu thụ năng lượng của chúng thông qua phân tích phần tử hữu hạn. Ngoài ra, Nghiên cứu về thép góc hai Web kết nối các nút cột tia bán cứng của thép góc trên và dưới cho thấy việc thêm các xương sườn làm cứng bên có thể cải thiện đáng kể độ cứng và khả năng chịu lực của các nút.

3. Nút phát âm

Các nút khớp nối thường được sử dụng trong các cấu trúc yêu cầu khả năng biến dạng lớn, chẳng hạn như trong các nút đường chéo. Mẫu khớp nối cho phép nút xoay tự do trong một phạm vi nhất định, do đó cải thiện khả năng chống gió của cấu trúc.

2. Áp dụng phân tích phần tử hữu hạn trong nghiên cứu tính chất cơ học của các nút tháp thép góc

Phân tích phần tử hữu hạn (FEA) là một công cụ quan trọng để nghiên cứu các tính chất cơ học của các nút tháp thép góc. Bằng cách mô phỏng các điều kiện căng thẳng thực tế, Phân phối căng thẳng, Điều kiện biến dạng và khả năng chịu lực của nút có thể được dự đoán chính xác.

1. Phân tích phần tử hữu hạn phi tuyến dựa trên ANSYS

Phần mềm ANSYS được sử dụng rộng rãi trong phân tích phần tử hữu hạn phi tuyến của các nút tháp thép góc. Ví dụ, Trong nghiên cứu về các nút cột tia bán cứng khớp của thép góc trên và dưới, Phân phối ứng suất và đường cong trễ của nút được mô phỏng thông qua ANSYS, và so với kết quả thử nghiệm đã được xác minh. Ngoài ra, Nghiên cứu kết nối các nút cột tia bán cực cao với thép góc web kép và thép góc dưới cùng cũng cho thấy ANSYS có thể mô phỏng chính xác hiệu suất ứng suất của các nút bán cứng.

2. Ảnh hưởng của sự thay đổi độ cứng đối với hiệu suất nút

Nghiên cứu cho thấy rằng những thay đổi về độ cứng của nút có tác động đáng kể đến hiệu suất tĩnh và phản ứng rung gió của tháp thép góc. Ví dụ, Thông qua phân tích phần tử hữu hạn, Nó đã được tìm thấy rằng độ cứng của nút tăng có thể cải thiện đáng kể khả năng chống gió của cấu trúc. Ngoài ra, Mô hình KSI-Chen được sử dụng để phân tích đường cong góc mô phỏng của nút hình chữ K của UHV tháp truyền, Xác minh thêm ảnh hưởng của số lượng bu lông đối với thời điểm uốn cong cuối cùng và độ cứng quay ban đầu.

3. Phân tích tính chất vật liệu

Việc áp dụng thép cường độ cao trong các nút tháp thép góc giúp cải thiện đáng kể khả năng chịu tải của nó. Ví dụ, Khả năng mang nhựa của các nút thép cường độ cao ít nhất là 32% cao hơn thép q345b thông thường . Ngoài ra, Việc áp dụng thép cường độ cao Q420 trong các kết nối mặt bích linh hoạt cũng cho thấy vật liệu có khả năng chống mỏi tuyệt vời .

3. Phân tích tính chất cơ học của các nút điển hình

1. Nút hình chữ K.

Các nút hình chữ K là các dạng nút phổ biến trong các tháp truyền, và tính chất cơ học của chúng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như số lượng bu lông, khoảng cách bu lông, và kích thước mặt cắt ngang của thép góc chính. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng càng nhiều bu lông, Thời điểm uốn cong giới hạn và độ cứng quay ban đầu của các nút. Ngoài ra, Thông qua phân tích phần tử hữu hạn, Nó đã được tìm thấy rằng kích thước mặt cắt của thép góc chính có tác động đáng kể đến độ cứng của nút và khả năng chịu tải trọng.

2. Dầm bán chân dung và các nút cột

Các nút cột tia bán cứng là một dạng kết nối được sử dụng rộng rãi trong các tháp truyền. Nghiên cứu cho thấy rằng các nút và các nút cột bán cứng được kết nối với thép góc trên và dưới có độ dẻo tốt và khả năng tiêu thụ năng lượng, và có thể chống lại các tải trọng động một cách hiệu quả như động đất. Ngoài ra, Nghiên cứu về thép góc hai Web kết nối các nút cột tia bán cứng của thép góc trên và dưới cho thấy việc thêm các xương sườn làm cứng bên có thể cải thiện đáng kể độ cứng và khả năng chịu lực của các nút.

3. Nút phát âm

Các nút khớp nối thường được sử dụng trong các cấu trúc đòi hỏi khả năng biến dạng lớn hơn. Nghiên cứu cho thấy rằng hình thức khớp nối cho phép nút xoay tự do trong một phạm vi nhất định, do đó cải thiện khả năng chống gió của cấu trúc. Ngoài ra, Thông qua phân tích phần tử hữu hạn, Nó đã được tìm thấy rằng các nút khớp thể hiện khả năng biến dạng tốt và hiệu suất tiêu thụ năng lượng khi chịu tải trọng gió.

4. Kết luận và triển vọng

Thông qua nghiên cứu các tính chất cơ học của các nút điển hình của các tháp thép góc, Các kết luận sau đây có thể được rút ra:

1. Các nút cứng phù hợp cho các cấu trúc đòi hỏi sự ổn định cao, nhưng có những hạn chế lớn hơn về biến dạng;
2. Các nút bán cứng kết hợp các lợi thế của các nút cứng và khớp nối, và có khả năng tiêu thụ năng lượng và độ dẻo tốt;
3. Nút khớp nối phù hợp cho các cấu trúc yêu cầu khả năng biến dạng lớn và có thể chống lại tải trọng gió một cách hiệu quả;
4. Việc áp dụng thép cường độ cao giúp cải thiện đáng kể khả năng chịu lực và độ dẻo của các nút;
5. Phân tích phần tử hữu hạn là một công cụ quan trọng để nghiên cứu các tính chất cơ học của các nút tháp thép góc, và có thể dự đoán chính xác sự phân phối căng thẳng, biến dạng và khả năng chịu lực của các nút.

Nghiên cứu trong tương lai có thể khám phá thêm về tác động của các vật liệu và hình thức kết nối khác nhau đối với hiệu suất nút của các tháp thép góc, và tối ưu hóa thiết kế nút kết hợp với các trường hợp kỹ thuật thực tế để cải thiện tính an toàn và kinh tế của cấu trúc.