轴拉荷载下内外法兰连接屈服承载力试验研究

为研究超高钢管输电塔内外法兰连接在轴拉作用下内外圈螺栓力的分布规律及内外法兰连接屈服承载力计算方法,对10个具有不同参数的内外法兰连接试件进行了轴向拉伸试验;利用经试验验证的有限元模型,进行了外、内圈螺栓力比值(螺栓力比值η)的参数敏感性分析;将内外法兰连接等效为弹性转动约束梁提出了力学模型和螺栓力比值的理论计算式.试验结果表明:内圈和外圈的螺栓力并不相等,法兰连接屈服承载力小于内外圈螺栓屈服承载力之和;在弹性阶段,内外法兰连接的螺栓力比值保持不变;在弹塑性阶段,内圈和外圈的螺栓力随外荷载增加趋于一致.参数敏感性分析和试验结果均表明,螺栓力比值随螺距比、螺栓数量、法兰板厚度和钢管径厚比的增加而单调增加.是否考虑内外螺栓力不等所得的屈服承载力之比的最小值为0.8.螺栓力比值理论计算式很好地阐释了试验及参数敏感性分析获得的螺栓力比值随参数变化的规律,计算结果与试验和有限元结果吻合良好.由62 382个内外法兰连接模型的有限元计算结果与理论结果之比的均值为1.0,变异系数为1.3％,螺栓力比值理论计算式适用于钢管径厚比为40～100的内外法兰连接.