一種構件承載力和材料性能參數(shù)的試驗測量方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種輸變電鐵塔構件承載力和材料性能參數(shù)的試驗測量方法，本方法能夠有效地測量輸變電鐵塔構件的承載力，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)可以計算出鐵塔構件的彈性模量和泊松比。該方法通過反力架裝置和加載裝置對構件進行加載，并在構件的表面貼有應變片，根據(jù)加載裝置可以直接得到構件的屈曲承載力，根據(jù)應變和作動器載荷數(shù)據(jù)能夠得到構件材料的彈性模量和泊松比，同時也可以用材性試驗得到的彈性模量和應變數(shù)據(jù)來校核加載裝置荷載傳感器的準確性。該方法結構清晰，簡便可行，原理清楚。
【專利說明】一種構件承載力和材料性能參數(shù)的試驗測量方法

【技術領域】：
[0001] 本發(fā)明涉及輸電線路桿塔試驗領域，更具體涉及一種輸電線路桿塔試驗中構件承 載力和材料性能參數(shù)的試驗測量方法。

【背景技術】：
[0002] 輸電桿塔結構真型試驗是檢驗和驗證桿塔的整體力學性能和結構合理性、指導桿 塔結構優(yōu)化設計不可或缺的重要手段，但由于桿塔結構真型試驗通常要耗費較多的人力、 物力和財力，只能有限度地進行，所以在結構設計的初期，特別是在進行初步探索比較或?qū)?設計理論計算進行研究時，一般多依靠對結構部件進行試驗分析和理論計算。因此，結構部 件試驗是桿塔真型試驗的有效補充，兩種試驗手段對于保證輸電桿塔安全可靠、研究設計 理論、促進輸電桿塔優(yōu)化設計具有同等重要的作用。
[0003] 雖然結構部件試驗系統(tǒng)進行的是結構構件或模型塔架的試驗，試驗規(guī)模相對較 小，但其主要試驗設施、設備與桿塔真型試驗系統(tǒng)的組成結構相似，也包括試驗大廳、試驗 臺座、反力墻、反力架、液壓加載系統(tǒng)、應變和位移測量系統(tǒng)、圖像監(jiān)控系統(tǒng)、吊裝設備、試驗 制作設備以及配套的試驗分析軟件、試驗機等。
[0004] 傳統(tǒng)的輸變電桿塔構件承載力試驗只能測量出構件的承載力，不能得到對真型塔 設計有關的構件材料性能參數(shù)等，也不能通過自身裝置實現(xiàn)對載荷傳感器的校核，本發(fā)明 的方法既可以實現(xiàn)承載力的測量，并能得到相關的構件材料性能參數(shù)，材料的彈性模量和 泊松比，也可以通過材性試驗得到的彈性模量和應變數(shù)據(jù)來校核承載力試驗裝置中載荷傳 感器的準確性。


【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種構件承載力和材料性能參數(shù)的試驗測量方法，為輸變電 鐵塔構件的結構設計與研究提供依據(jù)。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：一種構件承載力和材料性能參數(shù)的 試驗測量方法，所述方法包括以下步驟：
[0007] ( 1)選取構件上的應變測試點；
[0008] (2)在所述應變測試點上設置應變測試計；
[0009] (3)組裝試驗裝置；
[0010] (4)記錄數(shù)據(jù)；
[0011] (5)計算構件的承載力和其材料參數(shù)。
[0012] 本發(fā)明提供的一種構件承載力和材料性能參數(shù)的試驗測量方法，所述步驟（1)中 的應變測試點通過有限元分析方法選取，所述應變測試點為應力變化相同的區(qū)域。
[0013] 本發(fā)明提供的一種構件承載力和材料性能參數(shù)的試驗測量方法，所述步驟（2)所 述應變測試計為應變片；在經(jīng)打磨和酒精清洗后的所述應變測試點的正面和背面分別設置 2個相互垂直的應變片；所述應變測試點的正面和背面的2個應變片的其中一個應變片均 沿著所述構件的加載方向設置；
[0014] 每個所述應變片的接線方式為通過同一個溫度補償片進行1/4橋接線法。
[0015] 本發(fā)明提供的另一優(yōu)選的一種構件承載力和材料性能參數(shù)的試驗測量方法，所述 試驗裝置包括反力架和從上到下依次設置在反力架間的上端部支座、構件、下端部支座、荷 載傳感器和作動器；所述支座與構件間設有法蘭板。
[0016] 本發(fā)明提供的再一優(yōu)選的一種構件承載力和材料性能參數(shù)的試驗測量方法，反力 架為鋼梁結構或者混凝土結構，所述上端部支座和下端部支座為鉸支座。
[0017] 本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種構件承載力和材料性能參數(shù)的試驗測量方法，所述 構件為單角鋼、雙角鋼、或多拼角鋼，所述鉸支座為刀口鉸支座，所述刀口鉸支座的刀口槽 方向與角鋼構件的弱軸方向平行。
[0018] 本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種構件承載力和材料性能參數(shù)的試驗測量方法，所述 構件為鋼管，所述鉸支座為球鉸支座。
[0019] 本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種構件承載力和材料性能參數(shù)的試驗測量方法，所述 步驟（4)中的數(shù)據(jù)包括每個加載級荷載值、以及各應變片讀數(shù)和所述每個應變片在任意兩 個加載級范圍為15%到40%的荷載值下的應變差值e la，e lb，e ra，e rb，e 2a，e 2b，e 2，a， e 2'b......；
[0020] 所述每個加載級荷載為按照作動器量程荷載的5%比例從加載初值為零開始逐級 遞增；
[0021] 其中，1為第1個應變測試點正面，2為第二個應變測試點正面，1'為第1個應變測 試點背面，2'為第2個應變測試點背面，a為沿著所述構件的加載方向設置的應變片，b為 垂直所述構件的加載方向設置的應變片。
[0022] 本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種構件承載力和材料性能參數(shù)的試驗測量方法，其特 征在于：所述步驟（5)中構件承載力為所采集到荷載傳感器讀數(shù)的最大值；
[0023] 彈性模量的計算方法為：E=(EfEf^En)Ai,泊松比+ 其 中：1、2……n為第一應變測試點，第二應變測試點……第n應變測試點；

【權利要求】
1. 一種構件承載力和材料性能參數(shù)的試驗測量方法，其特征在于：所述方法包括以下 步驟： (1) 選取構件上的應變測試點； (2) 在所述應變測試點上設置應變測試計； (3) 組裝試驗裝置； (4) 記錄數(shù)據(jù)； (5) 計算構件的承載力和其材料參數(shù)。
2. 如權利要求1所述的一種構件承載力和材料性能參數(shù)的試驗測量方法，其特征在 于：所述步驟（1)中的應變測試點通過有限元分析方法選取，所述應變測試點為應力變化 相同的區(qū)域。
3. 如權利要求1所述的一種構件承載力和材料性能參數(shù)的試驗測量方法，其特征在 于：所述步驟（2)所述應變測試計為應變片；在經(jīng)打磨和酒精清洗后的所述應變測試點的 正面和背面分別設置2個相互垂直的應變片；所述應變測試點的正面和背面的2個應變片 的其中一個應變片均沿著所述構件的加載方向設置； 每個所述應變片的接線方式為通過同一個溫度補償片進行1/4橋接線法。
4. 如權利要求3所述的一種構件承載力和材料性能參數(shù)的試驗測量方法，其特征在 于：所述試驗裝置包括反力架和從上到下依次設置在反力架間的上端部支座、構件、下端部 支座、荷載傳感器和作動器；所述支座與構件間設有法蘭板。
5. 如權利要求4所述的一種構件承載力和材料性能參數(shù)的試驗測量方法，其特征在 于：反力架為鋼梁結構或者混凝土結構，所述上端部支座和下端部支座為鉸支座。
6. 如權利要求5所述的一種構件承載力和材料性能參數(shù)的試驗測量方法，其特征在 于：所述構件為單角鋼、雙角鋼、或多拼角鋼，所述鉸支座為刀口鉸支座，所述刀口鉸支座的 刀口槽方向與角鋼構件的弱軸方向平行。
7. 如權利要求5所述的一種構件承載力和材料性能參數(shù)的試驗測量方法，其特征在 于：所述構件為鋼管，所述鉸支座為球鉸支座。
8. 如權利要求4所述的一種構件承載力和材料性能參數(shù)的試驗測量方法，其特征在 于：所述步驟（4)中的數(shù)據(jù)包括每個加載級荷載值、以及各應變片讀數(shù)和所述每個應變片 在任意兩個加載級范圍為15%到40%的荷載值下的應變差值ela，elb，e1>a， ￡l，b，e2a， ￡ 2b, ￡ 2，a，￡ 2，b......; 所述每個加載級荷載為按照作動器量程荷載的5%比例從加載初值為零開始逐級遞 增； 其中，1為第1個應變測試點正面，2為第二個應變測試點正面，1'為第1個應變測試點 背面，2'為第2個應變測試點背面，a為沿著所述構件的加載方向設置的應變片，b為垂直 所述構件的加載方向設置的應變片。
9. 如權利要求8所述的一種構件承載力和材料性能參數(shù)的試驗測量方法，其特征在 于：所述步驟（5)中構件承載力為所采集到荷載傳感器讀數(shù)的最大值； 彈性模量的計算方法為疋=出^#"+￡11)/11，泊松比11=(111+11#" + 1〇/11。其中：1、 2……n為第一應變測試點，第二應變測試點……第n應變測試點；
應變測試點的承載力極限值e2，e3,……；各應變測試點的泊松比y2, U3……， 其中，AF為荷載傳感器得到的兩加載級之間的荷載差值，A為所述構件的橫截面積。
10.如權利要求9所述的一種構件承載力和材料性能參數(shù)的試驗測量方法，其特征在 于：通過荷載傳感器得到的兩加載級之間的荷載差值AF和通過推算得到的與上述相同的 兩加載級之間的荷載差值AF'之比對所述荷載傳感器的數(shù)值進行校驗。 所述 AF 的推算方法為 AP =E' A(ela+￡l, a+e2a+e2, a+…+ena+en, a)/2n，其 中E'為單獨用材性試驗得到或者是廠家提供的鐵塔構件5彈性模量。
【文檔編號】G01N3/08GK104344993SQ201310311743
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月23日 優(yōu)先權日:2013年7月23日
【發(fā)明者】王旭明, 楊靖波, 邢海軍 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學研究院, 江蘇省電力公司