[发明专利]输电塔横担螺栓防松性能的试验方法及装置

说明书

本发明提供了一种输电塔横担螺栓防松性能的试验方法及装置。其中，该方法包括如下步骤：计算输电塔在各预设工况下的风荷载；建立输电塔横担的有限元模型，在各预设工况下对输电塔横担施加对应的风荷载；计算横担中各杆件在风荷载下的应力，并选取应力比大于预设应力比的杆件作为测量杆件；当风荷载使安装于各测量杆件的螺栓均松脱时，获取安装于所选测量杆件的螺栓的预紧力时程曲线；根据预紧力时程曲线确定各螺栓松脱时的加载次数；根据各螺栓松脱时的加载次数确定各螺栓松脱位置的分布情况，并将最先松脱的螺栓确定为防松性能薄弱的螺栓。本发明提供的方法实现了对横担结构整体的防松性能考察的目的，进而使输电线路的安全性能更好。

技术领域

本发明涉及螺栓防松技术领域，具体而言，涉及一种输电塔横担螺栓防松性能的试验方法及装置。

背景技术

螺栓是输电塔杆件连接和传力的关键部件，其紧固状态不仅影响塔整体的可靠性，甚至威胁整条线路的安全运行。横担是导线在输电塔的悬挂和支撑部位，强风、舞动等动力荷载作用下，横担承受持续交变荷载，螺栓更容易发生松动。2009年底至2010年初我国发生大范围导线舞动灾害，其中河南省舞动造成的杆塔损坏较为严重，杆塔损坏的主要原因是舞动造成横担螺栓松动，进而导致横担或整塔发生破坏。

现有输电塔螺栓防松性能试验中，试验对象均为单个螺栓样本，振幅和频率依据GB/T 10431—2008《紧固件横向振动试验方法》取值，该标准主要适用于机械行业紧固件，所施加的振动荷载仅为水平荷载，由此确定的螺栓松脱规律和防松性能，不能准确反映输电塔横担在强风、舞动等条件下同时作用水平荷载和垂直荷载的真实状态。此外，由于在大风或舞动荷载作用下，横担上平面、侧面及下平面杆件的受力状态不同，因而螺栓发生松脱的机理、先后顺序及分布位置也存在较大差异，传统的单个螺栓防松性能试验不能满足考察横担整体防松性能的要求，进而无法保证横担整体的安全性，从而威胁输电线路的安全性能。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种输电塔横担螺栓防松性能的试验方法及装置，旨在解决现有的螺栓防松性能试验方法只能考察单个螺栓的防松性能进而导致输电线路安全性能差的问题。

一个方面，本发明提出了一种输电塔横担螺栓防松性能的试验方法，包括如下步骤：荷载计算步骤，计算输电塔在各预设工况下的风荷载；风荷载施加步骤，在各预设工况下对输电塔横担施加对应的风荷载；测量杆件选取步骤，计算横担中各杆件在风荷载下的应力，并选取应力比大于预设应力比的杆件作为测量杆件；预紧力时程曲线获取步骤，当风荷载使安装于各测量杆件的螺栓均松脱时，获取安装于所选测量杆件的螺栓的预紧力时程曲线；松脱加载次数确定步骤，根据预紧力时程曲线确定各螺栓松脱时的加载次数；防松性能评估步骤，根据各螺栓松脱时的加载次数确定各螺栓松脱位置的分布情况，并将最先松脱的螺栓确定为防松性能薄弱的螺栓。

进一步地，上述输电塔横担螺栓防松性能的试验方法中，荷载计算步骤中：预设工况包括：大风工况和舞动工况。

进一步地，上述输电塔横担螺栓防松性能的试验方法中，预设工况为大风工况，荷载计算步骤进一步包括：大风工况横担水平风荷载确定子步骤，计算输电塔横担的挂点处输电导线在大风工况下的风荷载，将输电塔横担的挂点处输电导线在大风工况下的风荷载确定为输电塔横担在大风工况下的水平风荷载；大风工况横担垂直风荷载确定子步骤，将输电导线、金具和绝缘子三者之和确定为输电塔横担在大风工况下的垂直风荷载。

进一步地，上述输电塔横担螺栓防松性能的试验方法中，输电塔横担在大风工况下的水平风荷载方向与输电导线的方向垂直。

进一步地，上述输电塔横担螺栓防松性能的试验方法中，预设工况为舞动工况，荷载计算步骤进一步包括：舞动工况荷载确定子步骤，根据输电导线所处舞动区的级别和输电导线的结构参数确定输电导线的舞动幅值，再根据输电导线的舞动幅值和驻波理论计算输电塔横担在舞动工况下的水平风荷载和垂直风荷载。