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                    大型跨江輸電鐵塔抱桿設備應力測試

                    分類:應力應變測試    關鍵詞:應力測試

                    在建造大型跨江輸電鐵塔時,需要使用專用的大型輸電鐵塔抱桿進行施工和吊裝。這類結構的設計和建造要求具有很高的安全性能。為了解抱桿在各種工況下的力學性能,確保抱桿在施工過程中的安全可靠,在抱桿工作前,需要對其進行應力測試。

                    抱桿結構

                    抱桿結構由桿身、桅桿和搖臂三大部分組成,另外還有調幅繩、腰箍拉線、抱桿內拉線、抱桿提升繩等柔性結構以及回轉體、轉向架、井筒支架等附屬結構。抱桿全高65.326m,回轉支承以上部分高23.5m,臂長23.3m,臂鉸接點至抱桿中心距離1.3m,最大平衡力矩1500KN?M??傊?7.257t,抱桿最大水平工作幅度為24.23m,有效起重量為15t。主體結構為法蘭連接鋼管桁架結構,通過三層鋼絲腰箍拉線固定在輸電鐵塔上。

                    試驗工況要求

                    抱桿設計將最不利荷載組合作為設計工況,對構件進行強度校核,確保安全。本文采用電測法對吊裝抱桿在5種試驗工況進行應力測試,各工況具體情況如下(0°方向為垂直搖臂方向):

                    正常吊裝工況1:風向0°,風速10m/s,左右搖臂平衡起吊最大質量180KN。

                    正常吊裝工況2:風向0°,風速10m/s,左右搖臂不平衡起吊質量分別為126KN和180KN。

                    正常吊裝工況3:風向90°,風速10m/s,左右搖臂不平衡起吊質量分別為126KN和180KN。

                    大風工況:風向0°,風速30m/s,左右搖臂不起吊重物,吊索下垂10m,吊鉤用單根Φ13mm鋼絲繩錨于地面。

                    靜載荷試驗:無風,場地實際風速不超過8.3m/s,左右搖臂平衡起吊125%最大質量,即225KN,提升至離地300-500mm位置,保持靜止15min。

                    電阻應變片布片方案

                    整個抱桿共有90個測點,17個被測截面,每個被測截面均在四周主材上分別取一個測點,在抱桿的同一截面處,相對的4個主材內側面各貼一個電阻應變片,貼片方向沿著主材的主軸方向,貼片處距離橫材與主材的焊接節點260mm,從而消除焊接殘余應力對測試的影響?;剞D體耳朵部分分別采用45°的應變花測量。

                    試驗結果分析

                    結構使用的材料為:主材部分、回轉體以及鋼絲繩轉向架部分的鋼材型號為Q345,橫材及斜材部分的鋼材型號為Q235。由于測試點較多,本文僅給出關鍵部位的應力測試值。抱桿桅桿部分(測點77-80)、搖臂部分(測點20-23)以及下立柱部分(測點87-90)各取一個截面,以及應力較大的鋼絲繩轉向架部分(測點85、86)在5個工況下的試驗測試數據見表1.

                    大型跨江輸電鐵塔抱桿.png

                    由測試數據可發現大部分測點的應力值均小于抱桿結構設計的允許應力。應力測試結果表明,抱桿本身的剛度、強度基本滿足施工要求。但桅桿底部截面、下立柱底部截面、搖臂與回轉體連接處以及鋼絲繩轉向架等處的應力較大,其中工況2下桅桿底部截面,測點77應力值達到243.81MPa已經超過設計允許應力f=215MPa,而工況5下鋼絲繩轉向架部分,測點85測試應力值達到249.27MPa,測點86測試應力值達到263.76MPa,與設計強度f=315MPa較接近??紤]到該抱桿系統在具體工程中安全性能要求較高,技術性要求較強,根據應力測試結果,建議該輸電線鐵塔的結構設計和制造應注意以下問題:

                    1. 建議在應力較大的桅桿底部、鋼絲繩轉向架等處,沿主材和轉向架軸向外側加焊兩塊筋板,從而提高截面的抗彎剛度。此外,在施工過程中應適當調整各索力的大小,減小轉向架處所受的彎矩。

                    2. 注意到回轉體、搖臂端部等處的變形量,過大的變形會影響回轉體齒輪的嚙合,影響搖臂的轉動。還會加大纜繩和滑輪組之間的摩擦,增加卷揚機的負荷,并影響吊鉤起吊。

                    3. 抱桿系統中有控制吊鉤纜繩升降和搖臂變幅的卷揚機系統。在提升重物的過程中,應避免卷揚機轉速過大,避免沖擊荷載。

                    4. 在施工中應加強對起重鋼絲繩、卷揚機及相關連接件,調幅繩、卷揚機的受力監控與檢修,防止個別構件或連接點失效影響整個系統的安全。

                    結論

                    本文采用電測法對雙搖臂旋轉抱桿進行了應力測試,并考慮了最不利的5種工況。通過對測試數據分析,反映了5個不同工況下抱桿中應力較大的危險構件,并提出對該抱桿結構改進的建議。

                    研究表明,大型吊裝設備抱桿在制造完工及使用前,進行應力測試是非常必要的,可避免發生重大事故,電測法在大型抱桿結構的應力測試中是有效、實用的方法。


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