CN105003116B - 一种具有高整体抗风性能的架空输电杆塔 - Google Patents

Abstract

一种具有高整体抗风性能的架空输电杆塔,架空输电杆塔横截面为由四根竖立的角杆1、四根水平边杆2围成的正方形框；在通过现有技术的结构分析和现场实测找出架空输电杆塔薄弱部位的横截面正方形框中间，设有球形空间耗能器，其结构为：由两个竖立的低碳钢板卷曲而成圆环6相互垂直交叉构成，并在其球心所在水平平面与圆环相交处对称设置四个小型连接板(7)；连接板7通过支撑杆3支撑在所述架空输电杆塔横截面正方形框的四角。本发明通过综合提高架空输电杆塔整体刚度以及位移减振耗能两个方面提高架空输电杆塔整体抗风性能来降低架空输电杆塔损毁的风险，具有设计简便、用钢量小等特点，可广泛用于架空输电杆塔结构的抗风加固改造中。

Description

一种具有高整体抗风性能的架空输电杆塔

技术领域

本发明涉及一种架空输电杆塔，尤其是涉及一种在架空输电杆塔结构上设置有耗能原件提高整体抗风性能的架空输电杆塔。

背景技术

架空输电杆塔塔线体系是高负荷电能输送的载体，是重要的生命线工程。一般架空输电杆塔横截面具有由四根竖立的米字形架空输电杆塔角杆1、四根米字形架空输电杆塔水平边杆2围成的正方形框，架空输电杆塔塔线体系具有塔体结构高、跨距大、整体结构较柔等特点。这种结构体系对风荷载较为敏感，容易发生振动疲劳损伤和极端条件下(如台风作用下)的倒塌破坏。

过去设计建造的架空输电杆塔存在设计过程中风荷载设计值取值较小的问题，导致该类型架空输电杆塔抗风能力较差。如何加固该类型架空输电杆塔结构，提高其抗灾性能是架空输电杆塔领域中亟待解决的问题之一。

传统的结构抗风设计方法是利用自身的结构来耗散振动能量，如加大构件的截面尺寸或提高材料的强度等级等。为减小架空输电杆塔的振动响应，除了研究承重体系本身的抗振和构造要求之外，还需要对振动控制技术进行研究。结构振动控制可以有效地减轻结构在外荷载作用下的损伤，进而提高结构的防灾性能。振动控制可以通过减振、隔振装置来消耗振动能量，或者通过施加能量来抵消外荷载作用对结构的影响。具体是在结构的某些部位装设某种装置、机构或子结构，以改变或调整结构的动力特性或动力作用，使结构在外荷载作用下的动力响应得到合理控制。因此，可以考虑在架空输电杆塔结构上增设耗能装置来对其进行风振控制。

金属屈服耗能器在长期使用性能及维护费用方面十分优越，由金属阻尼器构成的圆环形耗能器无需维护，具有耐久性好，使用周期长等优点。

因此，可以考虑将由圆环形耗能器组成的球形空间耗能器作为加固装置安装在架空输电杆塔结构上，对其进行抗风加固以及风振控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种具有高整体抗风性能、且结构简单、安装方便的架空输电杆塔。

解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种具有高整体抗风性能的架空输电杆塔,所述的架空输电杆塔含有由四根竖立的米字形架空输电杆塔角杆1、四根米字形架空输电杆塔水平边杆2围成一正方形框的横截面，其特征是：在通过现有技术的结构分析和现场实测找出架空输电杆塔薄弱部位的横截面正方形框中间，设有球形空间耗能器，其由两个竖立的低碳钢板卷曲而成的构成球形空间耗能器的圆环6相互垂直交叉构成，并在其球心所在水平平面与构成球形空间耗能器的圆环相交处对称设置四个小型构成球形空间耗能器的连接板7；构成球形空间耗能器的连接板7通过用于连接球形空间耗能器与架空输电杆塔的支撑杆3支撑在所述架空输电杆塔横截面正方形框的四角。

所述的构成球形空间耗能器的圆环直径等于已确定的球形空间耗能器4安装区域球心所在的正方形框对角线长度的60％。

所述的用于连接球形空间耗能器与架空输电杆塔的支撑杆3采用Q235角钢制作，长度为安装区域已确定的球形空间耗能器4安装区域球心所在的正方形框对角线长度的一半与构成球形空间耗能器的圆环半径的之差。

所述的用于连接球形空间耗能器与架空输电杆塔的支撑杆3通过用于连接支撑杆与架空输电杆塔的角钢连接件5支撑在架空输电杆塔横截面正方形框的四角两侧的米字形架空输电杆塔水平边杆2上。

所述的球形空间耗能器4与用于连接球形空间耗能器与架空输电杆塔的支撑杆3的连接采用螺栓连接、用于连接球形空间耗能器与架空输电杆塔的支撑杆3与用于连接支撑杆与架空输电杆塔的角钢连接件5的连接采用螺栓连接或焊接。

原理：在台风荷载作用下本架空输电杆塔的球形空间耗能器可发生变形耗

散一部分能量，进而提高架空输电杆塔的整体稳定性。

本发明的有益效果是：

1)本架空输电杆塔可以提高结构的整体刚度和稳定性。

2)结构简单，适用性强，本发明中，采用了金属耗能机制，构造简单、加工简便，使用方便。

3)占用空间小，成本低。

附图说明

图1a是米字形架空输电杆塔下段未加固前示意图；

图1b是米字形架空输电杆塔下段加固后示意图；

图2是在米字形架空输电杆塔塔身中下部增设球形空间耗能器处的剖面图；

图3是用于加固架空输电杆塔的球形空间耗能器简图，由两个圆环球形空间耗能器6与构成球形空间耗能器的连接板7焊接构成整体；

图4是用于制作球形空间耗能器的圆环耗能器。

图中附图标记：1-米字形架空输电杆塔角杆，2-米字形架空输电杆塔水平边杆，3-用于连接球形空间耗能器与架空输电杆塔的支撑杆，4-球形空间耗能器，5-用于连接支撑杆与架空输电杆塔的角钢连接件，6-构成球形空间耗能器的圆环，7-构成球形空间耗能器的连接板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1至图4为本发明的具有高整体抗风性能的架空输电杆塔实施例,杆塔为米字形架空输电杆塔，含有由四根竖立的米字形架空输电杆塔角杆1、四根米字形架空输电杆塔水平边杆2围成的正方形框的横截面，在通过现有技术的结构分析和现场实测找出架空输电杆塔薄弱部位的横截面正方形框中间，设有球形空间耗能器。

球形空间耗能器由两个竖立的低碳钢板卷曲而成的构成球形空间耗能器的圆环6相互垂直交叉构成，构成球形空间耗能器的圆环直径等于已确定的球形空间耗能器4安装区域球心所在的正方形框对角线长度的60％。

球形空间耗能器在其球心所在水平平面与构成球形空间耗能器的圆环相交处对称设置四个小型构成球形空间耗能器的连接板7，构成球形空间耗能器的连接板7通过螺栓连接有用于连接球形空间耗能器与架空输电杆塔的支撑杆3，用于连接球形空间耗能器与架空输电杆塔的支撑杆3螺栓连接或焊接有用于连接支撑杆与架空输电杆塔的角钢连接件5，用于连接支撑杆与架空输电杆塔的角钢连接件5支撑在架空输电杆塔横截面正方形框的四角两侧的米字形架空输电杆塔水平边杆2上。

用于连接球形空间耗能器与架空输电杆塔的支撑杆3采用Q235角钢制作，长度为安装区域已确定的球形空间耗能器4安装区域球心所在的正方形框对角线长度的一半与构成球形空间耗能器的圆环半径的之差。

若对于米字形架空输电杆塔，将球形空间耗能器球心设置于塔身中下部米字交叉部位所在水平面。

当风荷载作用时，架空输电杆塔结构在水平力的作用下，主材之间发生相对位移。将球形空间耗能器通过用于连接球形空间耗能器与架空输电杆塔的支撑杆连接到架空输电杆塔结构上，不仅可以提高架空输电杆塔结构的整体刚度和稳定性，而且可以在台风荷载作用下通过球形空间耗能其变形耗散一部分能量，进而提高架空输电杆塔的整体性能。

Claims (4)

1.一种具有高整体抗风性能的架空输电杆塔, 所述的架空输电杆塔含有由四根竖立的米字形架空输电杆塔角杆（1）、四根米字形架空输电杆塔水平边杆（2）围成一正方形框的横截面，其特征是：在通过结构分析和现场实测找出的所述架空输电杆塔薄弱部位的横截面的正方形框中间，设有球形空间耗能器，所述球形空间耗能器由两个竖立的低碳钢板卷曲而成的构成球形空间耗能器的圆环（6）相互垂直交叉构成，并在其球心所在水平平面与构成球形空间耗能器的圆环相交处对称设置四个小型构成球形空间耗能器的连接板（7）；构成球形空间耗能器的连接板（7）通过用于连接球形空间耗能器与架空输电杆塔的支撑杆（3）支撑在所述架空输电杆塔横截面正方形框的四角；所述的构成球形空间耗能器的圆环（6）直径等于已确定的球形空间耗能器（4）安装区域球心所在的正方形框对角线长度的60%。

2.根据权利要求1所述的具有高整体抗风性能的架空输电杆塔,其特征是：所述的用于连接球形空间耗能器与架空输电杆塔的支撑杆（3）采用Q235角钢制作，长度为已确定的球形空间耗能器（4）安装区域球心所在的正方形框对角线长度的一半与构成球形空间耗能器的圆环半径的之差。

3.根据权利要求2所述的具有高整体抗风性能的架空输电杆塔,其特征是：所述的用于连接球形空间耗能器与架空输电杆塔的支撑杆（3）通过用于连接支撑杆与架空输电杆塔的角钢连接件（5）支撑在架空输电杆塔横截面正方形框的四角两侧的米字形架空输电杆塔水平边杆（2）上。

4.根据权利要求3所述的具有高整体抗风性能的架空输电杆塔,其特征是：所述的球形空间耗能器（4）与用于连接球形空间耗能器与架空输电杆塔的支撑杆（3）的连接采用螺栓连接、用于连接球形空间耗能器与架空输电杆塔的支撑杆（3）与用于连接支撑杆与架空输电杆塔的角钢连接件（5）的连接采用螺栓连接或焊接。