CN103590646A - 一种输电线路用三角形断面角钢塔 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种输电线路用三角形断面角钢塔，所述角钢塔包括横担、塔身、塔腿和地线支架；所述塔身从上往下依次设置上横担、中横担和下横担，所述塔身通过与塔腿连接，将荷载传递到地平面；所述地线支架安装在上横担端部。本发明提供一种输电线路用三角形断面角钢塔，能够保证塔身和横担的可靠连接，其中的连接节点实现了当塔身断面为三角形，且塔身主材采用冷弯60°角钢时，横担仍可以采用四边形塔架常用的鸭嘴形横担，横担主材及横担斜材采用普通热轧角钢。

Description

一种输电线路用三角形断面角钢塔

技术领域

本发明属于输电线路技术领域，具体涉及一种输电线路用三角形断面角钢塔。

背景技术

随着电网技术的发展，为满足不同环境不同使用目的的需求，铁塔的形式已越来越多样化。传统铁塔由四根主材、斜材及连接板构成，塔腿通过四个基础提供约束和支撑。目前主要有四种类型的输电铁塔：四边形角钢塔、四边形钢管塔、钢管杆和预应力混凝土电杆，其中角钢塔应用最为广泛，四边形钢管塔主要应用于大跨越铁塔中，钢管杆则主要用于城区输电线路，预应力混凝土电杆由于其占地较大目前在丘陵山地还有一定的应用。传统的输电铁塔有各自的适用场合，在合理规划塔型的前提下，如对铁塔断面形式作深入研究，可进一步降低塔材用量，节约工程投资。另外，选择合理的结构模型和合理的结构构造方式不仅对整个结构的优化设计和塔重指标的控制将起到关键作用，而且对环境的破坏也能相应降低。

随着我国经济社会不断发展，城市现代化水平不断提高，土地资源越来越宝贵，土地为不可再生资源，在开发利用上越来越受到重视。三角形断面输电铁塔是一种以三角形为断面，塔身由三根主材，斜材及连接板构成，塔腿通过三个基础提供约束和支撑，传统铁塔相比，三角形铁塔具有结构稳定、重量轻、用钢量少的特点。

其相对于四边形塔，主要有以下优点：

1、形式简洁，更美观；节省了塔身一个面的节点板、螺栓及辅助材重量，可节省塔材；

2、基础由4个缩减为3个，节省了基础造价及基础的开挖。尤其当用于山区时，节省1个基础的处理，更体现出其优越性；

3、节约了基础的征地范围；节省现场施工量，减少投资；

4、三角形铁塔迎风面小，铁塔自身承受的风载也比较小。

目前在国内，三角形断面塔在通信塔中使用较多，且多为三角形钢管塔，在输电线路铁塔中还没有工程应用。通信塔塔身构造简单，没有横担与塔身的连接问题，且即使在输电塔中应用三角形断面钢管塔，其塔身构件可通过焊接插板与横担构件相连，不存在技术难点。

2012年，江西省电力设计院依托220kV宜丰荷舍至上高双回线路工程，对三角形断面钢管直线塔和转角塔结构外型、构件的布置方式、铁塔的细部构造、计算理论等方面进行了研究、分析及优化，完成了SZ11S三角形断面双回路直线塔及SJ21S双回路转角塔的研究设计工作。

但对于钢管塔，钢管存在造价较高，运输要求高，山区运输困难，单件质量大，加工、运输和施工的设备要求高等缺点，三角形断面钢管塔的应用受到运输条件及环境的限制。与国外先进国家相比，钢管塔的品种单一、强度值偏低、可选择余地小。

考虑到三角形钢管塔的应用条件限制，且铁塔常用构件角钢的单件重量轻，运输比较方便，施工质量容易得到检测和保证，提出了三角形断面角钢塔。三角形塔在等边三角形的每一个顶点处都有一根主材，为了便于支撑的连接，主材构件的两肢夹角应为60°，这就必须采用60°角钢。与90°角钢相比，60°角钢在抗弯曲屈曲能力更强。三角形断面角钢塔中，横担采用常用的鸭嘴形横担，塔身斜材及横担主斜材均采用热轧角钢。

三角形断面钢管塔可通过焊接插板与横担构件相连，节点连接形式与四边形塔并无差别。但是当三角形塔塔身主材采用60°角钢时，横担采用常用的鸭嘴形横担，且横担主材及斜材均为普通热轧角钢时，横担与塔身的连接成为一个难点。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种输电线路用三角形断面角钢塔，能够保证塔身和横担的可靠连接，其中的连接节点实现了当塔身断面为三角形时，横担仍可以采用四边形塔架常用的鸭嘴形横担，横担主材及横担斜材采用普通热轧角钢。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种输电线路用三角形断面角钢塔，所述角钢塔包括横担、塔身、塔腿和地线支架；所述塔身从上往下依次设置上横担、中横担和下横担，所述塔身通过与塔腿连接，将荷载传递到地平面；所述地线支架安装在上横担端部。

所述塔身包括塔身主材、塔身斜材、塔身横隔材和塔身连接板，所述塔身斜材和塔身横隔材通过螺栓或塔身连接板和塔身主材连接；所述塔身斜材与塔身连接板之间、塔身横隔材与塔身连接板之间以及塔身主材与塔身连接板之间均通过螺栓连接。

所述塔身主材包括第一塔身主材、第二塔身主材和第三塔身主材，两两之间通过塔身斜材或塔身横隔材相互连接成整体构成塔身；三者均为冷弯60°角钢。

所述塔身横隔材包括塔身正面横隔材、塔身左侧面横隔材、塔身右侧面横隔材、塔身背面横隔材和塔身外侧横隔材；所述塔身正面横隔材、塔身右侧面横隔材和塔身外侧横隔材分别通过螺栓或塔身连接板与第一塔身主材连接；所述塔身正面横隔材和塔身左侧面横隔材分别通过螺栓或塔身连接板与第二塔身主材连接；所述塔身左侧面横隔材、塔身右侧面横隔材和塔身背面横隔材分别通过螺栓或塔身连接板与第三塔身主材连接；

所述塔身斜材和塔身横隔材均为热扎角钢。

所述上横担、中横担和下横担均包括横担主材、横担斜材和横担连接板；所述横担斜材通过螺栓或横担连接板连接横担主材，所述横担斜材与横担连接板之间以及横担主材与横担连接板之间均通过螺栓连接；所述横担主材和横担斜材均为热扎角钢。

所述第一塔身主材、塔身正面横隔材、塔身右侧面横隔材、塔身外侧横隔材、横担主材和横担斜材的连接形成第一连接节点；所述第一连接节点包括连接横担主材和第一塔身主材的火曲节点板、连接塔身外侧横隔材和火曲节点板的横隔面连接板、连接横担斜材和横担主材的水平连接板以及连接横隔面连接板和火曲节点板的加劲板。

所述横担主材的准线轴和第一塔身主材的肢边之间形成夹角，所述横担主材和火曲节点板之间、第一塔身主材和火曲节点板之间均通过螺栓连接；

所述塔身正面横隔材和火曲节点板之间、塔身外侧横隔材与横隔面连接板之间均通过螺栓连接，所述横隔面连接板通过竖向焊缝与所述火曲节点板连接；

所述横担斜材通过螺栓与水平连接板连接，所述水平连接板再通过螺栓与横担主材和塔身外侧横隔材分别连接，同时水平连接板通过横向焊缝与火曲节点板和横隔面连接板分别连接；

所述加劲板通过横向焊缝与火曲节点板和横隔面连接板分别连接。

所述火曲节点板的厚度t₁₂取为t₁₂＝t₁+2，其中，t₁为第一塔身主材肢边的肢度；

所述横隔面连接板的厚度t₁₃取为t₁₃＝t₈+4，其中，t₈为塔身外侧横隔材的肢度；

所述水平连接板的厚度t₁₄取为t₁₄＝t₉+2，其中，t₉为横担斜材的肢度；

所述加劲板的厚度t₁₆取为t₁₆＝t₁₃-2；

所述火曲节点板、横隔面连接板、水平连接板和加劲板厚度单位均为毫米。

所述第二塔身主材、塔身左侧面横隔材和塔身正面横隔材的连接形成第二连接节点；所述第二连接节点与第一连接节点对称。

所述第三塔身主材、塔身左侧横隔材、塔身右侧横隔材、塔身背面左侧横隔材和塔身背面右侧横隔材的连接形成第三连接节点；第三连接节点包括热扎连接角钢、冷弯60°连接角钢、第一垫板和第二垫板；热扎连接角钢两端分别通过第一垫板分别与塔身背面左侧横隔材和塔身背面右侧横隔材连接；所述冷弯60°连接角钢设有两个，两者各自的一个肢边均通过第一垫板与热扎连接角钢连接，另一个肢边分别通过第二垫板与所述第三塔身主材的两个肢边连接；所述塔身左侧横隔材和塔身右侧横隔材通过第二垫板与第三塔身主材的两个肢边连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.本发明提供的三角形断面角钢塔的塔身主材为冷弯60°角钢，冷弯60°角钢相对于普通角钢而言，其最小轴承载力提高了近20%，可节省材料和工程造价；

2.三角形断面角钢塔中，角钢的单价较低，自动化程度高，焊接量小，工期短，单件重量较轻，运输比较方便，施工质量容易检测和保证；

3.三角形断面角钢塔的应用受环境因素的限制小，在山区应用也不会受到运输条件的限制；

4.本发明所提供的连接形式实现了当塔身断面为三角形时，横担可以采用常用的鸭嘴形横担；

5.本发明提供的连接形式，保证了当塔身主材为冷弯60°角钢，横担主材及横担斜材采用普通热轧角钢时，能提供塔身与横担之间的可靠连接。

附图说明

图1是本发明实施例中输电线路用三角形断面角钢塔结构图；

图2是本发明实施例中图1中的1-1剖面图横担下平面的水平投影单线图；

图3是本发明实施例中第一连接节点结构图；

图4是本发明实施例中图2中的2-2剖面图；

图5是本发明实施例中图3中的3-3剖面图；

图6是本发明实施例中第三连接节点结构图；

其中，1-第一连接节点，2-第二连接节点，3-第三连接节点，4-横担主材，5-塔身正面横隔材，6-塔身右侧面横隔材，7-塔身左侧面横隔材，8-塔身外侧横隔材，9-横担斜材，10-塔身背面右侧横隔材，11-塔身背面左侧横隔材，12-火曲节点板，13-横隔面连接板，14-水平连接板，15-螺栓，16-加劲板，17-冷弯60°连接角钢，18-热轧连接角钢，19-第一垫板，20-第二垫板，21-第一塔身主材，22-第二塔身主材，23-第三塔身主材。

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，本发明提供一种输电线路用三角形断面角钢塔，所述角钢塔包括横担、塔身、塔腿和地线支架；所述塔身从上往下依次设置上横担、中横担和下横担，所述塔身通过与塔腿连接，将荷载传递到地平面；所述地线支架安装在上横担端部。

所述塔身包括塔身主材、塔身斜材、塔身横隔材和塔身连接板，所述塔身斜材和塔身横隔材通过螺栓或塔身连接板和塔身主材连接；所述塔身斜材与塔身连接板之间、塔身横隔材与塔身连接板之间以及塔身主材与塔身连接板之间均通过螺栓连接。

所述塔身主材包括第一塔身主材21、第二塔身主材22和第二塔身主材23，两两之间通过塔身斜材或塔身横隔材相互连接成整体构成塔身；三者均为冷弯60°角钢。

所述塔身横隔材包括塔身正面横隔材5、塔身左侧面横隔材7、塔身右侧面横隔材6、塔身背面横隔材和塔身外侧横隔材8；所述塔身正面横隔材5、塔身右侧面横隔材6和塔身外侧横隔材8分别通过螺栓或塔身连接板与第一塔身主材21连接；所述塔身正面横隔材5和塔身左侧面横隔材7分别通过螺栓或塔身连接板与第二塔身主材22连接；所述塔身左侧面横隔材7、塔身右侧面横隔材6和塔身背面横隔材分别通过螺栓或塔身连接板与第二塔身主材23连接；

所述塔身斜材和塔身横隔材均为热扎角钢。

所述上横担、中横担和下横担均包括横担主材4、横担斜材9和横担连接板；所述横担斜材9通过螺栓或横担连接板连接横担主材4，所述横担斜材9与横担连接板之间以及横担主材4与横担连接板之间均通过螺栓连接；所述横担主材4和横担斜材9均为热扎角钢。

所述第一塔身主材21、塔身正面横隔材5、塔身右侧面横隔材6、塔身外侧横隔材8、横担主材4和横担斜材9的连接形成第一连接节点1；所述第一连接节点1包括连接横担主材4和第一塔身主材21的火曲节点板12、连接塔身外侧横隔材8和火曲节点板12的横隔面连接板13、连接横担斜材9和横担主材4的水平连接板14以及连接横隔面连接板13和火曲节点板12的加劲板16。

所述横担主材4的准线轴和第一塔身主材21的肢边之间形成夹角，所述横担主材4和火曲节点板12之间、第一塔身主材21和火曲节点板12之间均通过螺栓连接；

所述塔身正面横隔材5和火曲节点板12之间、塔身外侧横隔材8与横隔面连接板13之间均通过螺栓连接，所述横隔面连接板13通过竖向焊缝与所述火曲节点板12连接；

所述横担斜材9通过螺栓与水平连接板14连接，所述水平连接板14再通过螺栓与横担主材4和塔身外侧横隔材8分别连接，同时水平连接板14通过横向焊缝与火曲节点板12和横隔面连接板13分别连接；

所述加劲板16通过横向焊缝与火曲节点板12和横隔面连接板13分别连接。

所述火曲节点板12的作用是将横担主材4上的力有效传递到第一塔身主材21，其厚度t₁₂取为t₁₂＝t₁+2，其中，t₁为第一塔身主材21的肢度；

所述横隔面连接板13的作用是将塔身外侧横隔材8及横担斜材9上的力有效传递到火曲节点板12，且塔身外侧横隔材8及横担斜材9均存在负弯矩，故横隔面连接板13的厚度t₁₃取值留有较大的余度，取为t₁₃＝t₈+4，其中，t₈为塔身外侧横隔材8的肢度；

所述水平连接板14的作用是将横担斜材9上的力有效传递到横隔面连接板13和火曲节点板12，其厚度t₁₄取为t₁₄＝t₉+2，其中，t₉为横担斜材9的肢度；

所述加劲板16是为了保证横隔面连接板13和火曲节点板12之间连接的可靠性，其厚度t₁₆取为t₁₆＝t₁₃-2；

所述火曲节点板12、横隔面连接板13、水平连接板14和加劲板16厚度单位均为毫米。

冷弯60°连接角钢17是为了实现第二塔身主材23与塔身背面横隔材的连接，其大小取同第二塔身主材23的规格。

热轧连接角钢18是为了保证第三连接节点传力的可靠及节点的整体性，其大小取同塔身背面右侧横隔材10和塔身背面左侧横隔材11的规格。

所述第二塔身主材22、塔身左侧面横隔材7和塔身正面横隔材5的连接形成第二连接节点2；所述第二连接节点2与第一连接节点对称。

所述第二塔身主材23、塔身左侧横隔材、塔身右侧横隔材、塔身背面左侧横隔材和塔身背面右侧横隔材的连接形成第三连接节点3；第三连接节点3包括热扎连接角钢18、冷弯60°连接角钢17、第一垫板19和第二垫板20；热轧连接角钢18两端分别通过第一垫板19分别与塔身背面左侧横隔材和塔身背面右侧横隔材连接；所述冷弯60°连接角钢17设有两个，两者各自的一个肢边均通过第一垫板19与热扎连接角钢连接，另一个肢边分别通过第二垫板20与所述第二塔身主材23的两个肢边连接；所述塔身左侧横隔材和塔身右侧横隔材通过第二垫板20与第二塔身主材23的两个肢边连接。

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 (10)

1.一种输电线路用三角形断面角钢塔，其特征在于：所述角钢塔包括横担、塔身、塔腿和地线支架；所述塔身从上往下依次设置上横担、中横担和下横担，所述塔身通过与塔腿连接，将荷载传递到地平面；所述地线支架安装在上横担端部。

2.根据权利要求1所述的输电线路用三角形断面角钢塔，其特征在于：所述塔身包括塔身主材、塔身斜材、塔身横隔材和塔身连接板，所述塔身斜材和塔身横隔材通过螺栓或塔身连接板和塔身主材连接；所述塔身斜材与塔身连接板之间、塔身横隔材与塔身连接板之间以及塔身主材与塔身连接板之间均通过螺栓连接。

3.根据权利要求2所述的输电线路用三角形断面角钢塔，其特征在于：所述塔身主材包括第一塔身主材、第二塔身主材和第三塔身主材，两两之间通过塔身斜材或塔身横隔材相互连接成整体构成塔身；三者均为冷弯60°角钢。

4.根据权利要求2所述的输电线路用三角形断面角钢塔，其特征在于：所述塔身横隔材包括塔身正面横隔材、塔身左侧面横隔材、塔身右侧面横隔材、塔身背面横隔材和塔身外侧横隔材；所述塔身正面横隔材、塔身右侧面横隔材和塔身外侧横隔材分别通过螺栓或塔身连接板与第一塔身主材连接；所述塔身正面横隔材和塔身左侧面横隔材分别通过螺栓或塔身连接板与第二塔身主材连接；所述塔身左侧面横隔材、塔身右侧面横隔材和塔身背面横隔材分别通过螺栓或塔身连接板与第三塔身主材连接；

所述塔身斜材和塔身横隔材均为热扎角钢。

5.根据权利要求1所述的输电线路用三角形断面角钢塔，其特征在于：所述上横担、中横担和下横担均包括横担主材、横担斜材和横担连接板；所述横担斜材通过螺栓或横担连接板连接横担主材，所述横担斜材与横担连接板之间以及横担主材与横担连接板之间均通过螺栓连接；所述横担主材和横担斜材均为热扎角钢。

6.根据权利要求3、4或5任一所述的输电线路用三角形断面角钢塔，其特征在于：所述第一塔身主材、塔身正面横隔材、塔身右侧面横隔材、塔身外侧横隔材、横担主材和横担斜材的连接形成第一连接节点；所述第一连接节点包括连接横担主材和第一塔身主材的火曲节点板、连接塔身外侧横隔材和火曲节点板的横隔面连接板、连接横担斜材和横担主材的水平连接板以及连接横隔面连接板和火曲节点板的加劲板。

7.根据权利要求6所述的输电线路用三角形断面角钢塔，其特征在于：所述横担主材的准线轴和第一塔身主材的肢边之间形成夹角，所述横担主材和火曲节点板之间、第一塔身主材和火曲节点板之间均通过螺栓连接；

所述塔身正面横隔材和火曲节点板之间、塔身外侧横隔材与横隔面连接板之间均通过螺栓连接，所述横隔面连接板通过竖向焊缝与所述火曲节点板连接；

所述横担斜材通过螺栓与水平连接板连接，所述水平连接板再通过螺栓与横担主材和塔身外侧横隔材分别连接，同时水平连接板通过横向焊缝与火曲节点板和横隔面连接板分别连接；

所述加劲板通过横向焊缝与火曲节点板和横隔面连接板分别连接。

8.根据权利要求6所述的输电线路用三角形断面角钢塔，其特征在于：所述火曲节点板的厚度t₁₂取为t₁₂＝t₁+2，其中，t₁为第一塔身主材肢边的肢度；

所述横隔面连接板的厚度t₁₃取为t₁₃＝t₈+4，其中，t₈为塔身外侧横隔材的肢度；

所述水平连接板的厚度t₁₄取为t₁₄＝t₉+2，其中，t₉为横担斜材的肢度；

所述加劲板的厚度t₁₆取为t₁₆＝t₁₃-2；

所述火曲节点板、横隔面连接板、水平连接板和加劲板厚度单位均为毫米。

9.根据权利要求3所述的输电线路用三角形断面角钢塔，其特征在于：所述第二塔身主材、塔身左侧面横隔材和塔身正面横隔材的连接形成第二连接节点；所述第二连接节点与第一连接节点对称。

10.根据权利要求3或4所述的输电线路用三角形断面角钢塔，其特征在于：所述第三塔身主材、塔身左侧横隔材、塔身右侧横隔材、塔身背面左侧横隔材和塔身背面右侧横隔材的连接形成第三连接节点；第三连接节点包括热扎连接角钢、冷弯60°连接角钢、第一垫板和第二垫板；热扎连接角钢两端分别通过第一垫板分别与塔身背面左侧横隔材和塔身背面右侧横隔材连接；所述冷弯60°连接角钢设有两个，两者各自的一个肢边均通过第一垫板与热扎连接角钢连接，另一个肢边分别通过第二垫板与所述第三塔身主材的两个肢边连接；所述塔身左侧横隔材和塔身右侧横隔材通过第二垫板与第三塔身主材的两个肢边连接。

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