一種輸電鐵塔角鋼的補強構(gòu)件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設及輸電鐵的補強技術(shù)，尤其設及一種輸電鐵塔角鋼的補強構(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，運就使得大規(guī)模、長距 離、跨越復雜環(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，提出在 單角鋼背后添加相同規(guī)格角鋼，組成"十"字雙肢格構(gòu)截面的方法，對輸電鐵塔角鋼主材構(gòu) 件進行補強，如圖2所示。該方法對主材角鋼產(chǎn)生如下補強效果：1)增大主材角鋼截面面積， 提升構(gòu)件抗壓強度;2)增大主材角鋼截面抗彎剛度，提升構(gòu)件整體穩(wěn)定承載力。
[0004] 然而，由于"十"字雙肢格構(gòu)角鋼存在整體性差、組合截面抗扭剛度弱等缺點，現(xiàn)有 角鋼補強技術(shù)存在如下不足:1)有研究表明，"十"字雙肢格構(gòu)角鋼構(gòu)件，其實際承載力低于 按現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》算得的計算值?，F(xiàn)有補強技術(shù)獲得的補強后構(gòu)件承載力較差;2) 不同于新加工構(gòu)件，現(xiàn)有補強方法，需在已承受較大荷載的原主材角鋼上打孔，運將使原角 鋼存在的不利情況進一步加重，從而降低補強效果;3)增補角鋼后形成的組合截面，僅有原 角鋼與鐵塔結(jié)構(gòu)產(chǎn)生連接，而其截面擴展方向則背離荷載作用點。運意味著荷載作用線遠 遠偏離組合截面的形屯、線，使得組合構(gòu)件成為偏屯、率較大的偏壓構(gòu)件，不利于其承載力的 發(fā)揮；
[000引4)新增補強角鋼占用較大空間，使得施工安裝十分不便。在節(jié)點較復雜，桿件較密 集的結(jié)構(gòu)部位，難W實施。運使得改補強技術(shù)的使用范圍受到限制。
[0006] 值得說明的是，《工業(yè)建筑》于2010年刊登的《輸電鐵塔加固補強承載力研究》一 文，對上述補強技術(shù)進行了進一步驗證，并將其使用范圍擴展到除主材W外的其它角鋼構(gòu) 件，但仍受到上述第3)條的限值。除上述補強技術(shù)外，目前尚無其它針對輸電鐵塔角鋼構(gòu)件 的補強技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明目的在于克服W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W下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0008] -種輸電鐵塔角鋼的補強構(gòu)件，包括輸電鐵塔角鋼構(gòu)件與管狀構(gòu)件，所述管狀構(gòu) 件分別與輸電鐵塔角鋼構(gòu)件兩側(cè)壁固接。
[0009] 所述補強構(gòu)件的進一步設計在于，所述管狀構(gòu)件為圓管構(gòu)件。
[0010] 所述補強構(gòu)件的進一步設計在于，所述圓管構(gòu)件分別對應于與輸電鐵塔角鋼構(gòu)件 兩側(cè)壁下接觸位置設有焊縫。
[0011]所述補強構(gòu)件的進一步設計在于，所述圓管構(gòu)件分別與輸電鐵塔角鋼構(gòu)件兩側(cè)壁 焊接。
[001引本發(fā)明的優(yōu)點如下：
[0013] 本發(fā)明提供的輸電鐵塔角鋼的構(gòu)件，其截面形屯、距原角鋼構(gòu)件截面形屯、很近。角 鋼補強后，組合截面的荷載偏屯、率變化十分微小，甚至會有所降低。輸電鐵塔角鋼的構(gòu)件， 其截面回轉(zhuǎn)半徑的提升幅度為55.6%，超過了50%，將極大改善被補強構(gòu)件的穩(wěn)定性。輸電 鐵塔角鋼的構(gòu)件，其截面慣性矩提升幅度高達358.5%，達原角鋼構(gòu)件慣性矩的4.5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。
【附圖說明】
[0014] 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。
[0015] 圖2是現(xiàn)有的的輸電鐵塔角鋼的補強結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖3為原塔角鋼截面的結(jié)構(gòu)示意圖。（采用常用截面規(guī)格型號）
[0017] 圖4為焊后組合構(gòu)件截面的結(jié)構(gòu)示意圖。（采用常用截面規(guī)格型號）
[0018] 圖5為原塔角鋼截面的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖6為焊后組合構(gòu)件截面的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明方案進行詳細說明。
[0021] 本實施例提供的一種輸電鐵塔角鋼構(gòu)件，包括輸電鐵塔角鋼構(gòu)件與管狀構(gòu)件，所 述管狀構(gòu)件分別與輸電鐵塔角鋼構(gòu)件兩側(cè)壁固接。本實施例中采用的管狀構(gòu)件為圓管構(gòu) 件。圓管構(gòu)件分別對應于與輸電鐵塔角鋼構(gòu)件兩側(cè)壁下接觸位置設有焊縫。圓管構(gòu)件分別 與輸電鐵塔角鋼構(gòu)件兩側(cè)壁對應的焊縫處焊接。
[0022] 現(xiàn)W工程常用截面型號為例，進行計算說明：
[0023] 原角鋼截面規(guī)格為L50X4.0,見圖3。補強鋼管Wq>45X2.5為例，見圖4所示。
[0024] 兩構(gòu)件各項截面參數(shù)見表1所示。
[0025] 表1原角鋼截面與補強鋼管截面參數(shù)表
[0027]通過表1可W看出，補強鋼管的單位重量要小于原塔角鋼。同時，由于補強鋼管與 原塔角鋼采用焊縫連接，可省去節(jié)點板的重量及高強螺栓的消耗。因此，采用貼焊鋼管補強 技術(shù)進行加固，所耗材料要小于現(xiàn)有"十"字雙肢角鋼加固法，具有更好的經(jīng)濟性。
[0028] 通過表1還可W看出，鋼管的截面回轉(zhuǎn)半徑、慣性矩，均遠大于角鋼構(gòu)件，通過貼焊 組合，可使組合后的構(gòu)件充分發(fā)揮鋼管的截面優(yōu)勢。
[0029] 如圖4及圖5所示，分別為貼焊補強實施前后的構(gòu)件截面，打心、(：，分別代表原塔角 鋼、鋼管、貼焊后組合構(gòu)件的形屯、。
[0030] 組合后構(gòu)件截面特性，按下式進行計算。
[0031] 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。
[0032] (1)面積八：
[0033] A=Ai+A2 (1)
[0034] (2)對X，y軸面積矩：
[0037] 同理可知：
[0039] 式中：Zo為角鋼截面重屯、距，本例中Z〇=13.8mm;d為鋼管直徑，本例中d = 45mm;t為 角鋼肢厚，本例中t = 4mm。
[0040] (3)形屯、的x，y坐標：
[0043] (4)通過形屯、的X、y方向截面慣性矩：
[004引同理可知：
[0046] ]；y=]；yi+(yu-yc)2Ai+Iy2+(yc2-yc)2A2 (4-2)
[0047] (5)截面慣性積：
[004引 Ixy = JjAXydxdy (5)
[0049] (6)截面弱主軸慣性矩：
[0051] (7)截面繞弱主軸回轉(zhuǎn)半徑：
[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2。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2原角鋼截面與補強后組合截面參數(shù)對比表
[0056] 通過表2及圖6可W看出，
[0057] 1、貼焊補強后的組合構(gòu)件，其截面形屯、距原角鋼構(gòu)件截面形屯、很近。角鋼補強后， 組合截面的荷載偏屯、率變化十分微小，甚至會有所降低。
[0058] 2、貼焊補強后的組合構(gòu)件，其截面回轉(zhuǎn)半徑的提升幅度為55.6%，超過了 50%，將 極大改善被補強構(gòu)件的穩(wěn)定性；
[0059] 貼焊補強后的組合構(gòu)件，其截面慣性矩提升幅度高達358.5%，達原角鋼構(gòu)件慣性 矩的4.5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構(gòu)件，其特征在于所述補強構(gòu)件包括輸電鐵塔角鋼構(gòu)件與 管狀構(gòu)件，所述管狀構(gòu)件分別與輸電鐵塔角鋼構(gòu)件兩側(cè)壁固接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的補強構(gòu)件，其特征在于所述管狀構(gòu)件為圓管構(gòu)件。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的補強構(gòu)件，其特征在于所述圓管構(gòu)件分別對應于與輸電鐵塔 角鋼構(gòu)件兩側(cè)壁下接觸位置設有焊縫。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的補強構(gòu)件，其特征在于所述圓管構(gòu)件分別與輸電鐵塔角鋼構(gòu) 件兩側(cè)壁焊接。
【專利摘要】本實用新型涉及一種輸電鐵塔角鋼的補強構(gòu)件，包括輸電鐵塔角鋼的補強構(gòu)件與管狀構(gòu)件，所述管狀構(gòu)件分別與輸電鐵塔角鋼的補強構(gòu)件兩側(cè)壁固接。有益效果為：極大改善被補強構(gòu)件的穩(wěn)定性，該輸電鐵塔角鋼的構(gòu)件，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。
【IPC分類】E04H12/08
【公開號】CN205259680
【申請?zhí)枴緾N201520023806
【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
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年1月13日