60度角钢的力学特性及其在三角形铁塔中应用的研究

本项目对60度角钢和三角形铁塔进行深入和系统的研究，实现了三角形铁塔在输电工程和大型风电塔架工程中的应用；我们研究了60度角钢局部屈曲和整杆失稳与角钢长度、肢宽、肢厚的比例关系，为60度角钢杆长、肢宽、肢厚比例关系合理确定提供了依据；研究了60度角钢两端的连接方式（单肢连接、双肢连接、连接螺栓数）对60度角钢强度、局部屈曲、整杆失稳的影响；推导出三角形塔单元格和四边形塔单元格在压力、弯矩、扭矩作用下主材、斜材、横材的轴力表达式，对60度角钢三角形塔承载能力远大于直角角钢的四边形塔承载能力的原因进行分析，实验测量和非线性有限元数值模拟结果与理论分析结果一致；给出60度角钢的三角形铁塔和直角角钢的四边形铁塔在承受荷载时所对应的变形能表达式，并用于塔体的整体位移和扭转角的计算；开展了三角形输电塔的真型实验，与江西电力设计合作，将三角形铁塔应用于江西抚州的某一输电工程，给出了三角形风电塔架的设计和计算方法，并将在江西电力设计院的新建风场中得到应用。 2100433B

直角角钢横截面的两主惯性矩之比约为4:1，60度角钢横截面的两主惯性矩之比约为4:3。尽管60度角钢可克服直角角钢绕横截面两主惯性轴的抗失稳能力相差3倍的缺点，但60度角钢及其结构力学特性的研究则很少。我们对60度角钢及其三角形铁塔进行了初步研究，发现60度角钢及其三角形铁塔的承载能力远比相同重量的直角角钢及其四边形铁塔的承载能力高。本申请项目的主要研究内容包括：1）60度角钢局部屈曲和整杆失稳与角钢尺寸比例的关系；2）60角钢与直角角钢的优缺点比较；3）单肢连接和双肢连接对60度角钢局部屈曲和整杆失稳的影响；4）60度角钢的三角形铁塔承载（尤其是冲击载荷）能力远大于重量相同的直角角钢的四边形铁塔承载能力的原因；5）通过实验测量和有限元模拟，比较60度角钢的三角形铁塔与直角角钢的四边形铁塔在大变形时的力学特性。本申请项目的研究成果可望为60度角钢及其三角形铁塔在输电工程中应用提供理论基础。

本项目研究变次数B样条的性质及其在CAD中的应用. 与B样条相比, 变次数B样条的优点突出, 困难也突出. 优点是: 在保持B样条的优点的条件下, 不用高次多项式表示低次多项式, 可以减少冗余数据, 节省计算量. 困难是这类基不能用现有方法构造. 因此其研究过程是新方法的创造过程, 是原创性研究经验的积累过程. 本项目旨在创造新方法,克服困难, 为变次数B样条建立一套与B样条理论相类似的理论框架, 使其成为CAD系统中造型的新标准. 首先, 从基的构造入手, 要为其构造一组具有权性、全正性、局部支撑性的B基, 并深入发掘这组基的重要性质. 接着, 研究以这组B基表示的变次数B样条曲线曲面的构造方法以及CAD系统所期盼的重要几何性质, 为其在CAD系统中的应用提供理论基础. 最后, 研究变次数T样条的构造方法, 并编制变次数B样条(T样条)一系列重要算法,将其纳入CAD造型软件. 2100433B

本项目以地质偏压隧道为研究对象，采用模型试验、数值计算和理论分析相结合的研究方法，分别对地质顺层岩体和非均质岩体中因暗挖隧道而引起的偏压作用开展研究。通过本项目的研究，以期获得地质顺层与非均质地层中暗挖隧道而形成偏压作用的条件和及其影响范围，进一步研究地质顺层与非均质地层中隧道承受偏压荷载的计算方法，提出与其相适应的隧道新型衬砌结构形式，并分析在地质偏压荷载作用下隧道衬砌的力学特性与安全性。目的在于建立地质偏压隧道偏压作用的计算方法，研究和提出与其相适应的隧道衬砌形式，为今后我国铁路、公路等交通运输线路中复杂地层尤其是顺层和非均质地层中偏压隧道结构的设计与施工提供科学依据和技术指导，保障线路中隧道工程的安全与顺利建设，同时也促进隧道工程学科的发展。