CN103485540B - 斜拉式加固换流站直流滤波器悬吊钢构架的方法及钢构架 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种斜拉式加固换流站直流滤波器悬吊钢构架的方法及钢构架，对现有运行中的换流站直流滤波器悬吊钢构架的安全性能进行分析评价，根据安全评价在钢构架顶部设置四对斜拉索，中间斜拉索与中间立柱采用竖向支撑连接并可以有相对滑动，中间两对斜拉索之间水平受力平衡并互为整体。本发明提出的斜拉式加固措施可以将钢构架的承载能力提高2.32倍，可大大幅提高换流站直流滤波器悬吊钢构架的安全性能。避免钢构架横梁进一步下挠变形，确保结构不至发生承载失稳倒塌。本发明设计独特，施工简单，不对现有结构造成损伤，施工周期短，可应用于换流站直流滤波器悬吊钢构架的加固工程中。
Description
技术领域
本发明涉及换流站钢结构加固技术,特别是一种斜拉式加固换流站直流滤波器悬吊钢构架的方法及悬吊钢构架。
背景技术
换流站位于骨干联络输电线路的起端和终端，为电力能源的合理调配并保障其快速供给起到了至关重要的作用。直流滤波器为换流站的关键电气设备，其安全稳定运行是确保换流站正常工作的前提。直流滤波器悬吊方式在我国多个换流站采用，即将直流滤波器悬挂于钢结构横梁中部，直流滤波器通过绝缘子连接悬挂于钢结构横梁上，直流滤波器下端采用弹簧拉线系统将直流滤波器锚固与地面，起到防震减振的目的。钢构架横梁通过与门型钢结构立柱铰接连接达到荷载传递的目的。然而，由于直流滤波器本身结构自重大，承重的钢结构横梁中部较易出现垂直向下较大幅度的挠度变形，降低了换流设备的安全性能。对于这一问题，国内外对其加固方法处于空白阶段，同时由于换流站的停电周期非常短，一种快捷并不损伤结构本体的加固方法迫在眉睫。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术空白，提供一种斜拉式加固换流站直流滤波器悬吊钢构架的方法及钢构架，提高悬吊钢构架的承载能力，改善悬吊钢构架的安全性能，避免悬吊刚构架横梁下挠变形，防止钢构架倒塌，提高换流站直流滤波器运行的安全等级，确保换流设备稳定可靠运行
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种斜拉式加固换流站直流滤波器悬吊钢构架的方法，该方法为：
1）对换流站直流滤波器悬吊钢构架的安全性能进行安全评价。对换流站直流滤波器悬吊钢构架进行安全评价。依据GB/T 50621-2010《钢结构现场检测技术标准》和GB 50144-2008《工业建筑可靠性鉴定标准》，对钢结构进行外观检查、钢材厚度测量、变形检测。在前期检测基础上，通过有限元力学计算，得出钢构架的受力状况，分析钢结构变形原因，对构件的安全性进行评定。充分结合现场检测与有限元力学计算，综合评价斜拉式加固方式是否合理以及提高承载能力的水平等级；
2）根据上述分析评价结果，在换流站直流滤波器悬吊钢构架左侧立柱、中间立柱、右侧立柱顶部分别安装左限位装置、中限位装置、右限位装置；
3）同时在左侧立柱、右侧立柱以及中间立柱上安装斜拉索，确保斜拉索和悬吊钢构架受力均匀：在所述悬吊钢构架两根横梁上各布置两对斜拉索，每对斜拉索包括两根斜拉索；将远离所述中间立柱的两对斜拉索一端分别固定在两根横梁中部，将远离所述中间立柱的两对斜拉索另一端分别穿过所述左限位装置和右限位装置拉伸到地面上，采用卷扬机配合拉力传感器进行放线作业，并在斜拉索放线应力与预应力值相同时，将远离所述中间立柱的两对斜拉索另一端锚固于地面；将靠近所述中间立柱的斜拉索穿过所述中限位装置，将靠近所述中间立柱的斜拉索两端分别与两根横梁中部连接。
远离中间立柱的两对斜拉索与水平面之间的夹角均为45°～63°，本发明优选60°。
所述拉力传感器固定在远离所述中间立柱的两对斜拉索上，所述拉力传感器距离地面高度为1.5～2m，方便人员操作。
所述斜拉索直径为20～35mm，本发明优选20mm，预应力值（即初始应力）为14.6MPa。
本发明还提供了一种斜拉式换流站直流滤波器悬吊钢构架，包括中间立柱、左侧立柱和右侧立柱，所述中间立柱与所述左侧立柱、右侧立柱之间各通过一根横梁固定连接；所述中间立柱、左侧立柱和右侧立柱顶部均固定有限位装置；两根横梁上设置有三对斜拉索，每对斜拉索包括两根斜拉索，其中第一对斜拉索穿过所述中间立柱顶部的限位装置，且所述第一对斜拉索两端分别与两根横梁中部固定连接；第二对斜拉索和第三对斜拉索一端分别与所述中间立柱左侧的横梁和右侧横梁中部固定连接，第二对斜拉索和第三对斜拉索另一端分别穿过所述左侧立柱顶部的限位装置和右侧立柱顶部的限位装置延伸并锚固到地面上；所述左侧立柱顶部与所述地面之间的第二对斜拉索、所述右侧立柱顶部与所述地面之间的第三对斜拉索与水平面所成夹角 均为45°～63°；所述第二对斜拉索和第三对斜拉索上均固定有拉力传感器，所述拉力传感器距离地面高度为1.5～2m。
所述限位装置底端固定在悬吊钢构架立柱的顶部，所述限位装置上端开设有用于限制所述斜拉索竖向位移的弧形限位凹槽。
本发明所具有的有益效果为：本发明通过大量的现场实测以及仿真计算分析提出了一种经济可靠并且施工简便、不破坏现有结构的换流站直流滤波器悬吊钢构架加固方法，本发明的方法和悬吊钢结构可以将钢构架的承载能力提高2.32倍，大幅提高了换流站直流滤波器悬吊钢构架的安全性能；有效避免了钢构架横梁进一步下挠变形，确保悬吊钢结构不至发生承载失稳而倒塌；本发明设计独特，施工周期短，可应用于换流站直流滤波器悬吊钢构架的加固工程中。
附图说明
图1为换流站直流滤波器悬吊钢构架结构示意图；
图2为本发明一实施例悬吊钢构架主视图；
图3为本发明一实施例悬吊钢构架立体结构示意图；
图4为本发明一实施例限位装置示意图。
具体实施方式
本发明方法步骤如下：
首先对悬吊钢构架进行结构分析，确定斜拉式加固方式中钢丝斜拉索直径为20mm，钢丝斜拉索初始应力为14.6MPa。
加固改造过程中，首先在钢构架三个立柱顶部安装槽型竖向限位装置，斜拉索可以在装置中滑移，装置仅限制斜拉索的竖向位移。
左侧立柱和右侧立柱侧的斜拉索一端采用地锚形式锚固于地面，另一端固定于横梁中部，采用卷扬机并配有拉力传感器进行放线作业。斜拉索放线应力与计算预应力值相符时将其地面锚固。拉力传感器的安装位置距离地面为1.5～2m高度。拉力传感器可以实时监测加固后缆绳的拉力变换，进而掌握整个钢构架的受力性能，达到对钢构架安全监测和预警的目的。
斜拉索与地面锚固的夹角a为45°～63°，优先选用60°夹角。受力性能好。
两根横梁采用同步对称方法进行施工。即由两个外侧立柱向中间立柱方向进行对称施工，确保斜拉索和钢结构受力均匀。加固后的钢构架如图2和3所示。
如图2和图3所示，本发明的悬吊钢构架包括中间立柱1、左侧立柱2和右侧立柱3，所述中间立柱1与所述左侧立柱2、右侧立柱3之间各通过一根横梁4固定连接；所述中间立柱1、左侧立柱2和右侧立柱3顶部均固定有限位装置；两根横梁4上设置有三对斜拉索5，6，每对斜拉索包括两根斜拉索，其中第一对斜拉索5穿过所述中间立柱1顶部的限位装置，且所述第一对斜拉索5两端分别与两根横梁4中部固定连接；第二对斜拉索6和第三对斜拉索9一端分别与所述中间立柱1左侧的横梁4和右侧横梁4中部固定连接，第二对斜拉索6和第三对斜拉索9另一端分别穿过所述左侧立柱2顶部的限位装置和右侧立柱3顶部的限位装置延伸并锚固到地面上；所述左侧立柱2顶部与所述地面之间的第二对斜拉索6、所述右侧立柱2顶部与所述地面之间的第三对斜拉索9与水平面所成夹角均为45°～63°；所述第二对斜拉索6和第三对斜拉索上均固定有拉力传感器7，所述拉力传感器7距离地面高度为1.5～2m。
如图4所示，限位装置底端固定在立柱的顶部，限位装置上端开设有用于限制所述斜拉索竖向位移的弧形限位凹槽8。
Claims (10)
1.一种斜拉式加固换流站直流滤波器悬吊钢构架的方法，换流站直流滤波器悬吊钢构架包括左侧立柱、中间立柱、右侧立柱，所述左侧立柱与所述中间立柱、所述右侧立柱与所述中间立柱均通过横梁连接；其特征在于，该方法为：
1）对换流站直流滤波器悬吊钢构架的安全性能进行安全评价；
2）根据上述分析评价结果，在所述左侧立柱、中间立柱、右侧立柱顶部分别安装左限位装置、中限位装置、右限位装置；
3）同时在左侧立柱、右侧立柱以及中间立柱上安装斜拉索，确保斜拉索和悬吊钢构架受力均匀：在所述悬吊钢构架两根横梁上布置三对斜拉索，每对斜拉索包括两根斜拉索；将远离所述中间立柱的两对斜拉索一端分别固定在两根横梁中部，将远离所述中间立柱的两对斜拉索另一端分别跨过所述左限位装置和右限位装置拉伸到地面上，采用卷扬机配合拉力传感器进行放线作业，并在斜拉索放线应力与预应力值相同时，将远离所述中间立柱的两对斜拉索另一端锚固于地面；将靠近所述中间立柱的斜拉索穿过所述中限位装置，将靠近所述中间立柱的斜拉索两端分别与两根横梁中部连接。
2.根据权利要求1所述的斜拉式加固换流站直流滤波器悬吊钢构架的方法，其特征在于，远离所述中间立柱的两对斜拉索中，左限位装置至地面的拉索与水平面之间的夹角以及右限位装置至地面的拉索与水平面之间的夹角均为45°～63°。
3.根据权利要求2所述的斜拉式加固换流站直流滤波器悬吊钢构架的方法，其特征在于，所述夹角为60°。
4.根据权利要求1至3之一所述的斜拉式加固换流站直流滤波器悬吊钢构架的方法，其特征在于，所述拉力传感器固定在远离所述中间立柱的两对斜拉索上，所述拉力传感器距离地面高度为1.5～2m。
5.根据权利要求4所述的斜拉式加固换流站直流滤波器悬吊钢构架的方法，其特征在于，所述斜拉索直径为20～35mm。
6.根据权利要求5所述的斜拉式加固换流站直流滤波器悬吊钢构架的方法，其特征在于，所述斜拉索预应力值为14.6MPa。
7. 一种斜拉式换流站直流滤波器悬吊钢构架，包括中间立柱（1）、左侧立柱（2）和右侧立柱（3），所述中间立柱（1）与所述左侧立柱（2）、右侧立柱（3）之间各通过一根横梁（4）固定连接；其特征在于，所述中间立柱（1）、左侧立柱（2）和右侧立柱（3）顶部均固定有限位装置；两根横梁（4）上设置有三对斜拉索（5，6），每对斜拉索包括两根斜拉索，其中第一对斜拉索（5）穿过所述中间立柱（1）顶部的限位装置，且所述第一对斜拉索（5）两端分别与两根横梁（4）中部固定连接；第二对斜拉索（6）和第三对斜拉索（9）一端分别与所述中间立柱（1）左侧的横梁（4）和右侧横梁（4）中部固定连接，第二对斜拉索（6）和第三对斜拉索（9）另一端分别穿过所述左侧立柱（2）顶部的限位装置和右侧立柱（3）顶部的限位装置延伸并锚固到地面上；所述左侧立柱（2）顶部与所述地面之间的第二对斜拉索（6）、所述右侧立柱（2）顶部与所述地面之间的第三对斜拉索（9）与水平面所成夹角 均为45°～63°；所述第二对斜拉索（6）和第三对斜拉索上均固定有拉力传感器（7），所述拉力传感器（7）距离地面高度为1.5～2m。
8.根据权利要求7所述的斜拉式换流站直流滤波器悬吊钢构架，其特征在于，所述夹角为60°。
9.根据权利要求7或8所述的斜拉式换流站直流滤波器悬吊钢构架，其特征在于，所述斜拉索直径为20～35mm。
10.根据权利要求9所述的斜拉式换流站直流滤波器悬吊钢构架，其特征在于，所述限位装置底端固定在悬吊钢构架立柱的顶部，所述限位装置上端开设有用于限制所述斜拉索竖向位移的弧形限位凹槽（8）。
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