CN103439069B - 一种用于输变电铁塔杆件稳定承载力试验的刀口铰装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于输变电铁塔杆件稳定承载力试验的刀口铰装置，所述装置包括杆件端部法兰、活动支座、固定支座、减摩板和连接金具；所述杆件端部法兰通过螺栓固定在所述活动支座的上部，所述减摩板位于所述活动支座底部设有的凹槽内，所述活动支座和固定支座通过所述连接金具连接。本发明能够实现杆件端部定向自由转动，并很大程度上减小了杆件与试验装置的摩擦，并能够很方便的得到杆件的初始弯曲挠度值。
Description
技术领域
本发明属于输电线路技术领域，具体涉及一种用于输变电铁塔杆件稳定承载力试验的刀口铰装置。
背景技术
GB50017-2003《钢结构设计规范》中将轴心受压杆件的稳定系数进行了分类，要求轴压杆件弯曲试验时，杆件的两端铰支，即杆件的两端可以自由的转动。在理想的轴压试验中，杆件应该沿着角钢截面惯性矩最小轴转动，直至发生整体弯曲失稳。
现有技术中，杆件端部多采用球铰装置，这种装置可以实现端部的转动，但是端部受摩擦力的影响较大，当摩擦力较大的，端部可视为半刚性支座，与要求的铰支条件不符；由于球铰的凹槽是球形，所以杆件端部可以沿着各个方向转动，最后的失稳有可能是弯扭失稳，而且摩擦力不均匀分布也会影响到试件沿最小轴失稳。摩擦力的影响对试验结构影响很大，如果采用欧拉公式来计算杆件的稳定承载力，当两端铰支时，长度系数为1，当两端固定时，长度系数为0.5，算出来的稳定承载力后者是前者的4倍，可见摩擦力的影响是不可忽略的。而且，目前杆件承载力试验中的球铰和刀口铰装置不具备挠度测试功能。
杆件轴压稳定承载力试验要求杆件两端铰支，即端部可以自由并无约束的定向转动，端部可沿着杆件截面惯性矩最小的轴转动，但是不能平动，如何保证杆件端部与试验装置自由的转动，并使装置具有测量杆件弯曲变形功能是难点。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种用于输变电铁塔杆件稳定承载力试验的刀口铰装置，能够实现杆件端部定向自由转动，并很大程度上减小了杆件与试验装置的摩擦，并能够很方便的得到杆件的初始弯曲挠度值。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
提供一种用于输变电铁塔杆件稳定承载力试验的刀口铰装置，所述装置包括杆件端部法兰、活动支座、固定支座、减摩板和连接金具；所述杆件端部法兰通过螺栓固定在所述活动支座的上部，所述减摩板位于所述活动支座底部设有的凹槽内，所述活动支座和固定支座通过所述连接金具连接。
所述杆件端部法兰为法兰板或法兰盘，所述法兰板或法兰盘的固定点对应活动支座各条棱的中心点固定。
所述连接金具对称设置于与凹槽径向一致的活动支座的两侧。
所述连接金具为V型，其设有3个孔，其两端头分别通过螺栓固定在活动支座的侧面，其中心孔通过螺栓与所述固定支座连接，所述中心孔的孔径大于螺栓的孔径。
所述活动支座和固定支座采用的材料均为42CrMo，其用碳0.43%、硅0.31%、锰0.67%、磷0.014%、硫0.007%、铬1.09%、钼0.2%、其余为铁的合金制备，所述的百分数为重量百分数。
所述固定支座包括由下至上依次设置的基础段、斜线段、过渡段和圆弧段。
所述减摩板的弧度半径与凹槽的半径相等，所述减摩板的下表面设有油坑，油坑内填充润滑脂。
所述减摩板为等厚度的减摩板，其采用的材料为聚四氟乙烯。
所述装置还设有刻度盘，所述刻度盘上有指针；所述刻度盘通过所述连接金具固定于所述活动支座侧面上。
通过所述指针和刻度盘的刻度线中线的相对夹角α将杆件的初始扰度表示为：
s＝h/2·tanα（1）
其中，s为杆件的初始扰度，h为杆件长度。
所述杆件焊接在所述杆件端部法兰上，以使得杆件截面的最小轴方向和所述杆件端部法兰与凹槽径向一致的斜对角线重合。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.本发明提供的刀口铰装置大大减小试验时杆件端部转动时受到的摩擦力，并使杆件破坏时绕着最小轴弯曲失稳，可以很方便的观察出试验前杆件是否和支座是否完全对准；
2.通过观察指针和刻度盘可以得到杆件试验前的初弯曲及试验中杆件的弯曲挠度值，可以很好的反映出杆件端部的铰支约束，使得到的极限承载力更准确，安全可靠，灵活性好，准确性高。
附图说明
图1是用于输变电铁塔杆件稳定承载力试验的刀口铰装置立体图；
图2是用于输变电铁塔杆件稳定承载力试验的刀口铰装置正视图；
图3是用于输变电铁塔杆件稳定承载力试验的刀口铰装置中固定支座示意图；
图4是用于输变电铁塔杆件稳定承载力试验的刀口铰装置中减摩板示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1和图2，提供一种用于输变电铁塔杆件稳定承载力试验的刀口铰装置，包括杆件端部法兰1、活动支座2、固定支座3、减摩板4和连接金具5；所述杆件端部法兰1通过螺栓8固定在所述活动支座2的上部，所述减摩板4位于所述活动支座2底部设有的凹槽内，所述活动支座2和固定支座3通过所述连接金具5连接。
所述杆件端部法兰1为法兰板或法兰盘，所述法兰板或法兰盘的固定点对应活动支座2各条棱的中心点固定。
所述连接金具5对称设置于与凹槽径向一致的活动支座2的两侧。
所述连接金具5为V型，其设有3个孔，其两端头分别通过螺栓8固定在活动支座2的侧面，其中心孔通过螺栓8与所述固定支座3连接，所述中心孔的孔径大于螺栓8的孔径。
所述活动支座2和固定支座3采用的材料均为42CrMo，其用碳0.43%、硅0.31%、锰0.67%、磷0.014%、硫0.007%、铬1.09%、钼0.2%、其余为铁的合金制备，所述的百分数为重量百分数。
如图3，所述固定支座3包括由下至上依次设置的基础段、斜线段、过渡段和圆弧段。过渡段和斜线段相接的棱角处做倒角处理，圆弧段和活动支座2接触并可以转动，固定支座3圆弧段的半径略小于活动支座2凹槽的圆弧半径。
所述减摩板4的弧度半径与凹槽的半径相等，所述减摩板4的下表面设有油坑，油坑内填充润滑脂。减摩板4与活动支座2的凹槽相对位置固定，减摩板4与固定支座3接触，并能够相互转动。
如图4，所述减摩板4为等厚度的减摩板，其采用的材料为聚四氟乙烯。
所述装置还设有刻度盘7，所述刻度盘上有指针6；所述刻度盘7通过所述连接金具5固定于所述活动支座2侧面上。
通过所述指针和刻度盘的刻度线中线的相对夹角α将杆件的初始扰度表示为：
s＝h/2·tanα（1）
其中，s为杆件的初始扰度，h为杆件长度。
进行输变电铁塔杆件稳定承载力试验时，先将把固定支座3底部和反力墙或固定钢架用螺栓8固定，杆件端部法兰1与杆件焊接在一起，保证杆件截面的最小轴方向和杆件端部法兰1与凹槽径向一致的斜对角线重合。然后将杆件端部法兰1与活动支座2用螺栓连接，在减摩板4上涂适量的润滑脂，并保证润滑脂能均匀的进入油坑中，用连接卡具5将固定支座3和活动支座2连接在一起，连接卡具5与固定支座3用两个螺栓连接，连接卡具5靠近活动支座端的孔的孔径大于螺栓的直径，用一个螺栓连接，试验时活动支座2可绕固定支座3定向转动。方案中各部位的连接方式及相对位置均通过有限元分析方法验证得到，从而保证试验时装置各部分的刚度要求。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种用于输变电铁塔杆件稳定承载力试验的刀口铰装置，其特征在于：所述装置包括杆件端部法兰、活动支座、固定支座、减摩板和连接金具；所述杆件端部法兰通过螺栓固定在所述活动支座的上部，所述减摩板位于所述活动支座底部设有的凹槽内，所述活动支座和固定支座通过所述连接金具连接；
所述活动支座和固定支座采用的材料均为42CrMo，其用碳0.43％、硅0.31％、锰0.67％、磷0.014％、硫0.007％、铬1.09％、钼0.2％、其余为铁的合金制备，上述的百分数为重量百分数；
所述杆件端部法兰为法兰板或法兰盘，所述法兰板或法兰盘的固定点对应活动支座各条棱的中心点固定；
所述连接金具对称设置于与凹槽径向一致的活动支座的两侧；
所述连接金具为V型，其设有3个孔，其两端头分别通过螺栓固定在活动支座的侧面，其中心孔通过螺栓与所述固定支座连接。
2.根据权利要求1所述的用于输变电铁塔杆件稳定承载力试验的刀口铰装置，其特征在于：所述中心孔的孔径大于与固定支座连接的螺栓的外径。
3.根据权利要求1所述的用于输变电铁塔杆件稳定承载力试验的刀口铰装置，其特征在于：所述固定支座包括由下至上依次设置的基础段、斜线段、过渡段和圆弧段。
4.根据权利要求1所述的用于输变电铁塔杆件稳定承载力试验的刀口铰装置，其特征在于：所述减摩板的弧度半径与凹槽的半径相等，所述减摩板的下表面设有油坑，油坑内填充润滑脂。
5.根据权利要求1所述的用于输变电铁塔杆件稳定承载力试验的刀口铰装置，其特征在于：所述减摩板为等厚度的减摩板，其采用的材料为聚四氟乙烯。
6.根据权利要求1所述的用于输变电铁塔杆件稳定承载力试验的刀口铰装置，其特征在于：所述装置还设有刻度盘，所述刻度盘上有指针；所述刻度盘通过所述连接金具固定于所述活动支座侧面上。
7.根据权利要求6所述的用于输变电铁塔杆件稳定承载力试验的刀口铰装置，其特征在于：通过所述指针和刻度盘的刻度线中线的相对夹角α将杆件的初始扰度表示为：
s＝h/2·tanα(1)
其中，s为杆件的初始扰度，h为杆件长度。
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