CN101525884A - 高压输电塔基础的抗震装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了高压输电塔基础的抗震装置，它具有底座，所述底座由顶板、侧壁、底板和三者围成的内腔组成，顶板开有可供输电塔的塔腿穿过的开孔，底板通过锚固螺栓固定连接在混凝土基础上，所述的抗震装置还具有水平滚动机构和抗震机构，所述的水平滚动机构封装在底座中，其由运动板和滚动单元组成，所述的运动板为中间设置支撑肋板的双层板结构，其顶面与输电塔的塔腿相连，用于承托输电塔的塔腿，所述的滚动单元为多个，在所述运动板的顶面与底面的周边部分均匀设置，多个滚动单元均与所述底座的内壁滚动接触，所述的抗震机构位于所述底座的内腔内，其分别与所述运动板和所述底座的侧壁相连。本发明可显著提高输电塔的抗震能力。

Description

高压输电塔基础的抗震装置
技术领域
本发明涉及用于高耸结构中的抗震装置，具体是指高压输电塔基础的抗震装置，该装置安装在输电塔与基础之间，发生设计地震时该装置进入水平滚动运动状态，从而隔断或显著降低地震对输电塔的动力作用，提高输电塔的抗震能力。
背景技术
输电塔的传统抗震方法通常是以提高输电塔本身和基础的承载力来解决抗震问题。例如，通常采用增加构件强度或增加结构阻尼来提高其抗震能力。然而，增加构件强度，结构质量随之增加，结构遭受的地震力也增加。增加结构阻尼调整结构振动频率，降低地震作用的收效不大。实际上，传统的输电塔抗震体系，地震时输电塔与基础仍然嵌固在一起，地震力向上部结构传递的效率很高，使输电塔遭受很大的地震力而导致破坏。因此，输电塔的传统抗震方法，仅仅依靠增加构件强度或结构阻尼是不能有效提高输电塔的抗震能力，特别是当遭遇严重破坏性地震时更是如此。
发明内容
本发明的目的是提供高压输电塔基础的抗震装置，该抗震装置具有很高的抗震能力。
本发明的上述目的是通过如下技术方案来实现的：高压输电塔基础的抗震装置，它具有底座，所述底座由顶板、侧壁、底板和三者围成的内腔组成，顶板开有可供输电塔的塔腿穿过的开孔，底板通过锚固螺栓固定连接在混凝土基础上，其特征在于：所述的抗震装置还具有水平滚动机构和抗震机构，所述的水平滚动机构封装在底座中，其由运动板和滚动单元组成，所述的运动板为中间设置支撑肋板的双层板结构，其顶面与输电塔的塔腿相连，用于承托输电塔的塔腿，所述的滚动单元为多个，在所述运动板的顶面与底面的周边部分均匀设置，多个滚动单元均与所述底座的内壁滚动接触，所述的抗震机构位于所述底座的内腔内，其分别与所述运动板和所述底座的侧壁相连。
本发明中的底座为中空圆柱形，用以封装水平滚动机构，承受水平滚动机构传来的上拔力、下压力及水平作用力，在运动板的顶面与底面沿着周边部分安装多套滚动单元，以满足在设计地震时水平滚动机构在底座的顶板滚动(受拉时)和底座的底板上滚动(受压时)。
本发明所述的滚动单元由轮座、Y型轮架、向心-推力轴承和滚轮组成，所述轮座通过螺栓固定连接在所述运动板上，所述的Y型轮架具有叉头和垂直轴杆，Y型轮架的垂直轴杆插装在所述向心-推力轴承的轴套中，滚轮安装在叉头上，滚轮与所述底座的内壁滚动接触。
整个滚动单元通过本身的轮座由螺栓连接固定到运动板上，装置受拉时，滚动单元在底座顶板上滚动，而装置受压时则在底座底板上滚动，由于Y形轮架的垂直轴杆具有偏心，所以滚动单元可绕垂直轴灵活转动，这样即可防止滚动时发生自锁情况。
滚动单元与底座的上、下内壁之间均为滚动接触，其一方面起到支撑塔体的作用，还具有抗拔效果。
所有滚动单元的的轮架的颈部套装在同一块连接板上。
本发明所述的抗震机构由设置在所述运动板和所述底座的侧壁之间的多根呈发散状分布的弹簧阻尼元件组成，每一根弹簧阻尼元件的一端均与所述运动板的外壁固定相连，另一端均与所述底座的侧壁的内壁固定相连。
本发明的抗震机构采用多根弹簧阻尼元件的组合方式，弹簧阻尼元件采用形状记忆合金弹簧，其作用是限位、复位、耗能及减振，在发生地震灾害时，弹簧阻尼元件可有效减缓塔体受到的破坏力，达到抗震、减震的效果，并且弹簧阻尼元件结构因其自身特性，可以为结构提供一定的恢复力，降低地震破坏度。
本发明还可以设置碰撞缓冲元件，该碰撞缓冲元件为环形截面橡胶条，设置在底座侧壁上，作用是减轻水平滚动机构与底座侧壁若发生碰撞时的冲击力。
本发明可以做如下改进：所述的抗震装置还具有加劲框架，所述加劲框架环围设置在所述底座的外围，其由设置在上部的多个加强筋板和竖向设置的支撑板组成，所述支撑板固定安装在混凝土基础上。
本发明可以做如下改进：所述的抗震装置还具有抗剪机构，该抗剪机构分别与所述的运动板和所述底座的底板相连。
所述的抗剪机构由多根抗剪螺栓组成，每一根抗剪螺栓的一端均固定连接在所述的运动板上，另一端均固定连接在底座的底板上。
作为本发明的进一步改进，所述的运动板为中空的环形板结构，其具有内腔，所述内腔内焊接有多条加强筋板，并且所述加强筋板均与输电塔的塔腿焊接。
本发明的抗震装置在工作过程中，当受到较大地震灾害时，破坏力首先会毁坏抗剪螺栓，导致抗剪螺栓失效，由于抗震机构为多根弹簧阻尼元件组成的弹簧阻尼元件结构，可有效缓解破坏力，达到抗震效果。
与现有技术相比，本发明的高压输电塔基础滚动抗震装置安装在输电塔与基础之间，发生设计地震时该装置进入水平滚动运动状态，从而隔断或显著降低地震对输电塔的动力作用，提高输电塔的抗震能力。通过对采用本发明的输电塔基础滚动隔震体系进行地震响应计算分析，结果表明输电塔的上拔力、下压力及塔顶相对加速度等地震反应比非隔震的输电塔的相应地震反应降低46％～67％。
本发明装置还具有如下几方面的显著特点：
(1)装置能承受拉力，适用于具有大高宽比特性输电塔结构的上拔力。
(2)装置的水平滚动机构，不论其是受上拔力还是受下压力，均能发挥其滚动作用。
(3)装置的限位阻尼元件采用形状记忆合金弹簧，使装置的隔震效果明显提高。
(4)水平滚动机构的轴承滚轮支杆具有偏心防止滚动机构发生自锁情况。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
图1是本发明抗震装置的使用状态图；
图2是本发明抗震装置的整体结构示意图；
图3是本发明抗震装置的俯视图；
图4是本发明抗震装置中滚动单元的结构示意图；
图5是图4的左视图。
具体实施方式
如图1至图5所示的高压输电塔基础的抗震装置，它具有底座1，底座由顶板11、侧壁12、底板13和三者围成的内腔14组成，顶板11开有可供输电塔的塔腿3穿过的开孔，底板13通过4根锚固螺栓4固定连接在混凝土基础5上，该抗震装置还具有水平滚动机构和抗震机构，水平滚动机构封装在底座1中，其由运动板2和滚动单元6组成，运动板2为中间设置8条支撑肋板21的双层板结构，其顶面与输电塔的塔腿3相连，用于承托输电塔的塔腿3，滚动单元6为多个，在运动板2的顶面与底面的周边部分均匀设置，多个滚动单元6均与底座1的内壁滚动接触，抗震机构位于底座1的内腔内，其分别与运动板2和底座1的环形壁板相连，底座1的作用是封闭水平滚动机构，承受水平滚动机构传来的上拔力、下压力及水平作用力，多个滚动单元用来满足在设计地震时水平滚动机构在底座的顶板滚动(受拉时)和底座的底板上滚动(受压时)。
滚动单元6由轮座61、Y型轮架62、向心-推力轴承63和滚轮64组成，轮座61通过螺栓65固定连接在运动板2上，轮架62具有叉头621和垂直轴杆622，垂直轴杆622具有一定的偏心，其插装在向心-推力轴承63的轴套中，滚轮64安装在叉头621上，滚轮64与底座1的内壁滚动接触，轮架62的颈部622套装在同一块连接板9上。
上述Y形轮架的垂直轴杆具有偏心，所以滚动单元可绕垂直轴灵活转动，这样即可防止滚动时发生自锁情况。
抗震装置的抗震机构由设置在运动板2和侧壁12之间的8根呈辐射状分布的弹簧阻尼元件7组成，每一根弹簧阻尼元件7的一端均与运动板2的外壁固定相连，另一端均与侧壁12的内壁固定相连，弹簧阻尼元件采用形状记忆合金弹簧，其作用是限位、复位、耗能及减振，在发生大地震时，弹簧阻尼元件可有效减缓塔体受到的地震破坏力，以达到抗震目的。
本发明还设置有碰撞缓冲元件，该碰撞缓冲元件为环形截面橡胶条，设置在底座侧壁上，作用是减轻水平滚动机构与底座侧壁若发生碰撞时的冲击力。
抗震装置还具有加劲框架8，该加劲框架8环围设置在所述底座1的外围，其由设置在上部的多个加强筋板81和竖向设置的支撑板82组成，支撑板82固定安装在混凝土基础5上。
抗震装置还具有抗剪机构，该抗剪机构由4根抗剪螺栓10组成，每一根抗剪螺栓8的一端均固定连接在运动板2上，另一端均固定连接在底座1的底板13上，抗震装置正常运行时抗剪螺栓不被剪断，大地震时则被剪断，抗剪螺栓剪断后，滚动单元和抗震机构开始工作。

Claims (8)

1.高压输电塔基础的抗震装置，它具有底座，所述底座由顶板、环形壁板、底板和三者围成的内腔组成，顶板开有可供输电塔的塔腿穿过的开孔，底板通过锚固螺栓固定连接在混凝土基础上，其特征在于：所述的抗震装置还具有水平滚动机构和抗震机构，所述的水平滚动机构封装在底座中，其由运动板和滚动单元组成，所述的运动板为中间设置支撑肋板的双层板结构，其顶面与输电塔的塔腿相连，用于承托输电塔的塔腿，所述的滚动单元为多个，在所述运动板的顶面与底面的周边部分均匀设置，多个滚动单元均与所述底座的内壁滚动接触，所述的抗震机构位于所述底座的内腔内，其分别与所述运动板和所述底座的环形壁板相连。
2.根据权利要求1所述的高压输电塔基础的抗震装置，其特征在于：所述的滚动单元由轮座、Y型轮架、向心-推力轴承和滚轮组成，所述轮座通过螺栓固定连接在所述运动板上，所述的Y型轮架具有叉头和垂直轴杆，Y型轮架的垂直轴杆插装在所述向心-推力轴承的轴套中，滚轮安装在叉头上，滚轮与所述底座的内壁滚动接触。
3.根据权利要求2所述的高压输电塔基础的抗震装置，其特征在于：所述的多个滚动单元的轮架的颈部套装在同一块连接板上。
4.根据权利要求1所述的高压输电塔基础的抗震装置，其特征在于：所述的抗震机构由设置在所述运动板和所述底座的环形壁板之间的多根呈辐射状分布的弹簧阻尼元件组成，每一根弹簧阻尼元件的一端均与所述运动板的外壁固定相连，另一端均与所述底座的环形壁板的内壁固定相连。
5.根据权利要求1所述的高压输电塔基础的抗震装置，其特征在于：所述的抗震装置还具有加劲框架，所述加劲框架环围设置在所述底座的外围，其由设置在上部的多个加强筋板和竖向设置的支撑板组成，所述支撑板固定安装在混凝土基础上。
6.根据权利要求1所述的高压输电塔基础的抗震装置，其特征在于：所述的抗震装置还具有抗剪机构，该抗剪机构分别与所述的运动板和所述底座的底板相连。
7.根据权利要求6所述的高压输电塔基础的抗震装置，其特征在于：所述的抗剪机构由多根抗剪螺栓组成，每一根抗剪螺栓的一端均固定连接在所述的运动板上，另一端均固定连接在底座的底板上。
8.根据权利要求1所述的高压输电塔基础的抗震装置，其特征在于：所述的运动板为中空的环形板结构，其具有内腔，所述内腔内焊接有多条加强筋板，并且所述加强筋板均与输电塔的塔腿焊接。
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