輸電鐵塔角鋼的補強方法及構(gòu)件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種輸電鐵塔角鋼的補強構(gòu)件，包括角鋼構(gòu)件與加固件，所述加固件分別與角鋼構(gòu)件兩側(cè)壁固接。有益效果為：新的組合截面由原抗扭剛度很差的單角鋼截面變?yōu)榭古偠葮O好、抗彎剛度很好的箱型截面，具有整體性好、穩(wěn)定性強、施工簡便、不削弱原角鋼截面的優(yōu)點，且克服了“替換桿件法”因拆除桿件而產(chǎn)生的各種困難與危險，能有效彌補現(xiàn)行“十”字雙肢角鋼補強技術(shù)的不足，具有良好的力學(xué)性能與應(yīng)用前景。
【專利說明】
輸電鐵塔角鋼的補強方法及構(gòu)件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及輸電鐵的補強技術(shù)，尤其涉及一種輸電鐵塔角鋼的補強方法及構(gòu)件。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國工業(yè)與民用等各領(lǐng)域?qū)﹄娏Y源的需求日益增加。然而，由于我國獨特的地 理特征，電力資源充沛的地區(qū)與電力需求緊張的地區(qū)往往相隔甚遠，這就使得大規(guī)模、長距 離、跨越復(fù)雜環(huán)境區(qū)的高壓、特高壓輸電線路，成為保障經(jīng)濟社會發(fā)展的必備基礎(chǔ)設(shè)施，而 輸電鐵塔結(jié)構(gòu)的安全可靠，更是輸電線路正常運行的基本保障。因此，維持輸電鐵塔結(jié)構(gòu)的 安全可靠十分重要。
[0003] 《電網(wǎng)技術(shù)》于2009年7月刊登的文章《輸電鐵塔主材加固方法試驗》一文，曾提 出在待加固角鋼肢背添加相同規(guī)格角鋼，形式"十"字雙拼組合角鋼的方法進行加固工作。 但該方法因具有耗材較多，形成的新"十"字組合角鋼占用空間大、荷載偏心率大，需在原角 鋼上打孔而削弱原截面等不利因素，其實施過程受到較多限制，難以廣泛應(yīng)用。
[0004] 目前，對于輸電鐵塔中存在問題的角鋼構(gòu)件，常用的處理方法是"替換桿件"法，即 將原桿件拆除，而將預(yù)先加工好的新桿件安裝在原有桿位上。但這樣的處理方法具有如下 不足之處：
[0005] 1)原塔桿件拆除后，拆除部位對整體結(jié)構(gòu)的局部支撐作用將暫時消失，輸電鐵塔 結(jié)構(gòu)的整體剛度將發(fā)生改變，加之輸電鐵塔體型、荷載均十分巨大，這往往會使整塔結(jié)構(gòu)產(chǎn) 生難以逆轉(zhuǎn)的永久變形。即使在拆除前設(shè)置了臨時支撐設(shè)施，也難以根除這種不利影響。與 此同時，拆除的桿件越為關(guān)鍵、承載力越大，拆除后整塔結(jié)構(gòu)永久變形的幅值也越大，甚至 引起結(jié)構(gòu)失效的危險。這就意味著現(xiàn)有的替換桿件技術(shù)，難以在鐵塔的關(guān)鍵構(gòu)件上得到應(yīng) 用。
[0006] 2)原塔桿件拆除后，由于結(jié)構(gòu)局部傳力體系的改變，整塔將難以避免的產(chǎn)生內(nèi)力 重分布。內(nèi)力重分布的出現(xiàn)，有很大的可能使原設(shè)計受力較小的桿件承受較大的荷載，從而 產(chǎn)生新的薄弱桿件。且由于此薄弱桿件在檢測工作完成之后產(chǎn)生，其危險性難以被重新發(fā) 現(xiàn)，因此對原結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生無法預(yù)料的危害，隱患十分巨大。當(dāng)拆除桿件為整體結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵、 敏感構(gòu)件時，這一隱患將更為嚴重。
[0007] 3)原塔桿件拆除后，由于整塔剛度的改變，鐵塔上連接原桿件兩端的節(jié)點，其空間 位置將發(fā)生變化。這就意味著，按原桿件的幾何尺寸加工出的新桿件，將難以安裝在原有鐵 塔上。即使節(jié)點微小的變形，也將給新桿件的安裝帶來很大的困難。就算是強行安裝上去， 也會使鐵塔再次產(chǎn)生內(nèi)力重分布。其后果無法預(yù)料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明目的在于克服以上現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種輸電鐵塔角鋼的補強構(gòu)件， 具體有以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0009] 所述輸電鐵塔角鋼的補強方法，在輸電鐵塔角鋼構(gòu)件的內(nèi)側(cè)設(shè)置一個角狀加固 件，加固件的兩棱邊分別與輸電鐵塔角鋼構(gòu)件的兩棱邊固接，形成支撐部。
[0010] 所述輸電鐵塔角鋼補強方法的進一步設(shè)計在于，所述角狀加固件通過焊接的方式 與輸電鐵塔角鋼構(gòu)件的兩棱邊固接。
[0011] 所述輸電鐵塔角鋼補強方法的進一步設(shè)計在于，所述角狀加固件采用加固角鋼 件。
[0012] 根據(jù)所述的輸電鐵塔角鋼的補強方法，提供一種輸電鐵塔角鋼的補強構(gòu)件，其特 征在于包括角鋼構(gòu)件與加固件，所述加固件分別與角鋼構(gòu)件兩側(cè)壁固接。
[0013] 所述構(gòu)件的進一步設(shè)計在于，所述加固件為加固角鋼件。
[0014] 所述構(gòu)件的進一步設(shè)計在于，所述加固角鋼件為直角角鋼件。
[0015] 所述構(gòu)件的進一步設(shè)計在于，所述加固角鋼件的兩棱邊分別設(shè)有帶斜邊的切棱。
[0016] 所述構(gòu)件的進一步設(shè)計在于，所述加固角鋼件的兩棱邊分別與角鋼構(gòu)件的兩側(cè)壁 對應(yīng)固接。
[0017] 所述構(gòu)件的進一步設(shè)計在于，所述加固角鋼件的兩棱邊分別通過對應(yīng)切棱處與角 鋼構(gòu)件的兩側(cè)壁焊接，實現(xiàn)與角鋼構(gòu)件的固接。
[0018] 本發(fā)明的優(yōu)點如下：
[0019] 本發(fā)明提供的補強構(gòu)件，其新的組合截面由原抗扭剛度很差的單角鋼截面變?yōu)榭?扭剛度極好、抗彎剛度很好的箱型截面，具有整體性好、穩(wěn)定性強、施工簡便、不削弱原角鋼 截面的優(yōu)點，且克服了 "替換桿件法"因拆除桿件而產(chǎn)生的各種困難與危險，能有效彌補現(xiàn) 行"十"字雙肢角鋼補強技術(shù)的不足，具有良好的力學(xué)性能與應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明提供的輸電鐵塔角鋼的補強構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖2是現(xiàn)有的的輸電鐵塔角鋼的補強結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖3為角鋼加固件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖4為原塔角鋼截面的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖5為焊后組合構(gòu)件截面的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明方案進行詳細說明。
[0026] 本實施例提供的輸電鐵塔角鋼的補強方法，在輸電鐵塔角鋼構(gòu)件的內(nèi)側(cè)設(shè)置一個 角狀加固件，加固件的兩棱邊分別與輸電鐵塔角鋼構(gòu)件的兩棱邊固接，形成支撐部。
[0027] 角狀加固件通過焊接的方式與輸電鐵塔角鋼構(gòu)件的兩棱邊固接。角狀加固件采用 加固角鋼件。
[0028] 本實施例提供的輸電鐵塔角鋼的補強構(gòu)件，包括角鋼構(gòu)件與加固件，加固件分別 與角鋼構(gòu)件兩側(cè)壁固接。本實施例采用的加固件為直角角鋼件。直角角鋼件的兩棱邊分別 設(shè)有帶斜邊的切棱。直角角鋼件的兩棱邊分別通過對應(yīng)切棱處與角鋼構(gòu)件的兩側(cè)壁焊接， 實現(xiàn)與角鋼構(gòu)件的固接。
[0029] 現(xiàn)以輸電鐵塔中常用角鋼規(guī)格為例進行說明。
[0030] 其中，原塔角鋼截面采用L50X4.0 ;加固角鋼截面采用L45X4.0,切角高度同肢 厚，見圖4.所示。
[0031] 組合后構(gòu)件截面特性，按下式進行計算。
[0032] 式中，下角標"1"、"2"，分別代表原塔角鋼與貼焊鋼管，無下角標的各符號，代表組 合構(gòu)件。
[0033] (1)面積 A :
[0034] A = Ai+A2 (1)
[0035] (2)對x，y軸面積矩：
[0037] 同理可知：
[0038] Sy= Z 0Aj+(b2_t2_Z2) A2 (2_2)
[0039] 式中：Zp 22分別為原角鋼、加固角鋼截面重心距，本例中Z := 13. 8mm、Z := 12. 2mm山、t2分別為原角鋼、加固角鋼截面肢厚，本例中t丨二4mm、t丨二3mm〇
[0040] (3)形心的x，y坐標：
[0043] (4)通過形心的x、y方向截面慣性矩：
[0045] 同理可知：
[0046] iy= i yi+(yci_yc)2Ai+iy2 +(yc2_yc)2A2 (4-2)
[0047] (5)截面慣性積：
[0048] Ixy= / I Axydxdy (5)
[0049] (6)截面弱主軸慣性矩：
(6)
[0051] (7)截面繞弱主軸回轉(zhuǎn)半徑：
(7)
[0053] 由上述計算式，可獲得貼焊鋼管補強后組合角鋼的各項截面特性，將計算結(jié)構(gòu)列 于表1。由表中可知，貼焊鋼管能極大提高構(gòu)件的各項截面參數(shù)。
[0054] 表1原角鋼截面與補強后組合截面參數(shù)對比表
[0056] 通過表1及圖4、圖5可以看出，
[0057] 1.加固后的組合構(gòu)件，其截面形心距原角鋼構(gòu)件截面形心很近。角鋼補強后，組合 截面的荷載偏心率變化十分微小，甚至?xí)兴档汀?br>[0058] 2.加固后的組合構(gòu)件，其截面回轉(zhuǎn)半徑的提升幅度為76. 8%，將極大改善被補強 構(gòu)件的穩(wěn)定性；
[0059] 加固后的組合構(gòu)件，其截面慣性矩提升幅度高達476. 3%，達原角鋼構(gòu)件慣性矩的 5. 8倍，使得補強后構(gòu)件剛度得到明顯提升，進一步提高了結(jié)構(gòu)的適用性與安全性。
【主權(quán)項】
1. 一種輸電鐵塔角鋼的補強方法，其特征在于，在輸電鐵塔角鋼構(gòu)件的內(nèi)側(cè)設(shè)置一個 角狀加固件，加固件的兩棱邊分別與輸電鐵塔角鋼構(gòu)件的兩棱邊固接，形成支撐部。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的補強方法，其特征在于所述角狀加固件通過焊接的方式與輸 電鐵塔角鋼構(gòu)件的兩棱邊固接。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的補強方法，其特征在于所述角狀加固件采用加固角鋼件。4. 如權(quán)利要求1-3任一項所述的輸電鐵塔角鋼的補強方法，提供一種輸電鐵塔角鋼的 補強構(gòu)件，其特征在于包括角鋼構(gòu)件與加固件，所述加固件分別與角鋼構(gòu)件兩側(cè)壁固接。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的構(gòu)件，其特征在于所述加固件為加固角鋼件。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的構(gòu)件，其特征在于所述加固角鋼件為直角角鋼件。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的構(gòu)件，其特征在于所述加固角鋼件的兩棱邊分別設(shè)有帶斜邊 的切棱。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的構(gòu)件，其特征在于所述加固角鋼件的兩棱邊分別與角鋼構(gòu)件 的兩側(cè)壁對應(yīng)固接。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的構(gòu)件，其特征在于所述加固角鋼件的兩棱邊分別通過對應(yīng)切 棱處與角鋼構(gòu)件的兩側(cè)壁焊接，實現(xiàn)與角鋼構(gòu)件的固接。
【文檔編號】E04H12/08GK105839976SQ201510017696
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年1月13日
【發(fā)明人】黃士君, 朱海峰, 劉海, 朱小龍, 許奇, 洪莎莎
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司電力經(jīng)濟技術(shù)研究院