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我国的输电铁塔主材多采用单角钢;随着近年来雨雪冰冻灾害的增多,单角钢主材承载力在较多情况下无法满足荷载增加的需求,需要加固。如果采用更换主材或重新设计的方法,则必然影响到社会生活的正常运行。因此,为了在不影响输电铁塔正常工作的情况下提高其主材承载力,采用在原主材背面附加一个相同截面角钢(副主材)是一种行之有效的加固方式。
在原主材背面附加一个副主材后截面成为双角钢十字组合截面,由于受力是由原主材传递给副主材,杆件成为偏心受压杆件。目前,对于双角钢十字组合截面轴心受压承载力研究较多而对其偏心受压承载力研究较少,现行《钢结构设计规范》(GB50017-2002)及《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》(DL/5154-2002)等都没有明确给出双角钢十字组合截面偏心压杆承载力的设计计算方法。
本次试验主要研究在铁塔单角钢主材(原主材)背面附加一个相同规格的主材(副主材)组成的十字截面偏心压杆的承载力以确认其加固效果,并对其承载力计算方法进行探讨。试验分为构件试验和模型塔试验,构件试验包括Q235材质的单角钢构件和双角钢十字型截面构件,共两种类型;模型塔试验按照1:1比例制作了铁塔局部模型,分别采用Q235和Q345材质的单角钢主材和双角钢十字型组合截面主材,共四种类型。通过对比试验值和计算值,推出双角钢十字组合截面偏心压杆合理的设计计算方法。
研究结果如下:
(1)采用十字组合截面后,双角钢十字截面主材本身的承载力相比单角钢主材的承载力有了较大幅度的提高,幅度达68%~85%。
(2)当模型塔单角钢主材改为双角钢十字组合截面主材后,主材为Q235和Q345材质的模型塔本身的承载力都有了较大幅度的提高,幅度达68%~71%。
(3)采用一字型填板连接形成的双角钢十字组合截面构件在偏心受压时的承载力可按本文所提公式(4-3)计算,具有较好的精度。