超高压电缆隧道中FRP-铝合金组合截面悬臂梁螺栓群的受力分析Stress Analysis of Bolt Group Connecting FRP-Aluminum Alloy Composite Section Cantilever Beam in EHV Cable Tunnel
杨隆宇
YANG Longyu
摘要(Abstract):
FRP(环氧树脂-E玻纤复合材料)具有轻质高强、绝缘性能好的优点,铝合金易于加工和连接,通过螺栓连接的FRP-铝合金组合截面梁变形协调,可充分发挥各自优势。为分析螺栓连接对组合截面构件承载力、延性的影响,建立考虑螺栓、 FRP架、铝合金H梁相互作用及初始缺陷的非线性有限元模型,计算结果表明:FRP架的凹槽对铝合金H梁上部肢约束较好,限制了其局部屈曲,比单独的H梁承载力提高54%,构件延性也更好;连接FRP架与H梁的螺栓群受力不均匀,靠近转轴的根部螺栓是主要受力部件,中间螺栓的个数、间距对承载力影响在3.8%以内;螺栓预紧力不提高组合截面构件承载力。
FRP(fiber reinforced polymer) features lightweight, high strength and insulation performance, and aluminum alloy is easy to process and connect. Through deformation compatibility of the bolt-connected FRPaluminum alloy composition cantilever beam, the advantages of both can be exerted. For impact analysis of bolt connection on bearing capacity of the components and ductility, a nonlinear finite element model based on bolts, FRP bracket, the interaction of aluminum H type beam and initial defects is established. The calculation result shows that the groove of the FRP bracket can better restrain the upper parts of the aluminum H type beam by limiting partial distortion, and the bearing capacity is 54% higher than a single H type beam and the component ductility is better; the stress of the bolt group that connects FRP bracket and H type beam is not even, and the root bolts near the shaft are the major bearing parts, and the impact of the number and spacing of middle bolts on bearing capacity is with 3.8%; bolt pretension does not change the bearing capacity of composite section.
关键词(KeyWords):
FRP;铝合金;螺栓连接;有限元分析;超高压电缆隧道;悬臂梁
FRP;aluminum alloy;bolt connection;finite element analysis;EHV cable tunnel;cantilever beam
基金项目(Foundation): 中国能源建设股份有限公司众筹科技项目(CEEC2019-KJ04)
作者(Author):
杨隆宇
YANG Longyu
DOI: 10.19585/j.zjdl.202010008
参考文献(References):
- [1]杨隆宇.Q420高强度厚板焊接大规格角钢轴压稳定承载力研究[J].钢结构(中英文),2019(10):43-47.
- [2]杨隆宇.Q420厚板焊接大规格角钢残余应力峰值及分布[J].电力勘测设计,2019(8):25-29.
- [3]杨隆宇,施菁华,李妍.螺栓单面连接不等边角钢轴压承载力试验研究[J].钢结构,2018,33(4):1-6.
- [4]杨隆宇,施菁华.杆塔刚性法兰加劲肋在轴力作用下的荷载分配[J].电力科学与工程,2017,33(4):69-73.
- [5]杨隆宇,施菁华.输电杆塔中刚性法兰螺栓的附加拉力[J].电力勘测设计,2018(增刊2):193-197.
- [6]金许奇,柏亚双,徐国林.基于螺栓连接的薄壁钢-木组合梁承载力影响因素分析[J].西南林业大学学报,2018,38(4):167-172.
- [7]方超.钢-木组合连接静力性能研究[D].北京:北京交通大学,2015.
- [8]郭作杰.螺栓连接组合梁的弯曲计算[J].湖南文理学院学报(自然科学版),2015,27(4):84-87.
- [9]程明,石永久,王元清.铝合金结构的连接及其设计方法[J].建筑科学,2006,22(3):85-88.
- [10]石永久,张贵祥,王元清.铝合金结构螺栓连接的抗剪计算方法[J].建筑钢结构进展,2008,10(1):1-7.
- [11]王元清,袁焕鑫,石永久,等.铝合金板件螺栓连接承压强度试验与计算方法[J].四川大学学报(工程科学版),2011,43(5):203-208.
- [12]李静斌,张其林,丁洁民.铝合金栓接节点承载性能研究[J].建筑钢结构进展,2008,10(1):15-21.
- [13]王言磊,欧进萍.FRP-混凝土组合梁/板研究与应用进展[J].公路交通科技,2007,3(4):99-104.
- [14]宋李秦.FRP组合梁试件静力学性能试验研究[D].重庆:重庆交通大学,2015.
- [15]杨林,王虎长,赵雪灵.复合材料在输电杆塔中的应用研究[J].中国电力,2014,47(1):53-56.
- [16]杨熙,喻新强,尚勇,等.彭宗仁.750 kV输电线路复合横担均压特性[J].电网技术,2013,37(6):1625-1631.
- [17]王建一.复合材料在输变电工程中的应用[J].山西电力,2019(6):69-72.
- [18]谭晓蒙,陈浩,张涛.电网设备镀锌钢铁部件腐蚀失效分析及措施[J].内蒙古电力技术,2018,36(4):93-96.
- [19]陈浩,张涛,田峰,等.风力发电机组机舱立支撑结构法兰连接螺栓断裂原因分析[J].内蒙古电力技术,2018,36(3):21-24.
- [20]赵胜利,曾健,苏耀国,等.复合材料输电杆塔结构受力分析[J].电网与清洁能源,2018,34(2):23-29.
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FRP - aluminum alloy
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