CN105041031A - 一种输电铁塔角钢连接节点 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种输电铁塔角钢连接节点，包括：竖直方向设置的作为塔柱的主材、连接于相邻两所述主材间的与水平方向夹角小于90°的斜材、两所述主材间水平方向设置的横隔材及与所述主材、所述横隔材和/或所述斜材三者连接的辅助材；其特征在于：作为塔柱的所述主材包括由两个或两个以上首尾连接的主材段；所述塔柱由所述主材段组成，所述主材段包括相互垂直的十字连接板、设于所述“十”字相交的夹角处角钢。本发明提供的一种输电铁塔角钢连接节点在填板厚度不同的情况下，可以根据实际计算的填板厚度，进行主材构件之间的连接，降低了塔重，保证了构件连接的安全可靠，提高了铁塔的经济性。

Description

一种输电铁塔角钢连接节点
技术领域
本发明涉及一种输电线路的支撑装置，具体讲涉及一种输电铁塔角钢连接节点。
背景技术
随着经济的快速发展，电力需求日趋增多，对电力能源的依赖程度的日益提高，对电网安全可靠性要求日渐严格。输电铁塔是电网的重要支撑物，设置于自然环境中，受恶劣气象灾害的侵袭，使杆塔结构受到损伤以致发生倒塌破坏。
加固输电线路铁塔主材，可以提高输电线路抵抗灾害天气的能力，提高输电线路安全运行水平，具有十分重大的经济效益和社会效益。
单角钢输电铁塔不能满足承载能力，从经济角度出发，一般优选十字组合角钢输电铁塔。对十字组合角钢输电铁塔而言，组合角钢的填板厚度取决于受力最大的塔腿主材，整个铁塔变坡以下使用厚度相同的组合角钢填板。采用相同厚度的填板有利于组合角钢主材之间的连接，然而在一定程度上，造成了钢材的浪费，增加了铁塔造价。
发明内容
为解决上述问题本发明专利提出了一种输电铁塔角钢连接节点。本发明的目的是由下述技术方案实现的：
一种输电铁塔角钢连接节点，包括：竖直方向设置的作为塔柱的主材1、连接于相邻两所述主材1间的与水平方向夹角小于90°的斜材2、两所述主材1间水平方向设置的横隔材3及与所述主材1、所述横隔材3和/或所述斜材2三者连接的辅助材4；其特征在于：作为塔柱的所述主材1包括由两个或两个以上首尾连接的主材段；所述塔柱由所述主材1段组成，所述所述主材1段包括相互垂直的十字连接板6、设于所述“十”字相交的夹角处角钢10。
所述连接板6与所述角钢10设有垫板8。
所述主材段设置填板；所述填板厚度随角钢肢厚的增加而增加。
所述主材段1长度小于12m；所述填板数量至少为2个，填板间距不小于40ri，ri为一个角钢的最小轴回转半径。
所述角钢10包括四角钢或双角钢。
所述连接板连接主材上、下两段角钢；连接节点上段包括依次设置的十字连接板6，顶角相对的角钢10、垫板7和内包角钢5。
所述连接节点下段包括依次设置的十字连接板6，顶角相对的垫板8、角钢10和内包角钢5。
所述连接板6的厚度与节点上段主材段的填板厚度相等；所述垫板厚度为节点下段填板厚度与其上段填板厚度之差的0.5倍。
所述连接板连接所述主材段与斜材；连接板边缘与主材段轴线夹角为15°～90°。
所述角钢、连接板、垫片和内包钢由连接螺栓连接；所述连接螺栓9为受剪螺栓；角钢的肢宽在30mm～110mm时，采用单排螺栓连接，单排所述连接螺栓长度不小于2倍的角钢肢宽；角钢肢宽在125mm～200mm时，采用双排连接，双排所述连接螺栓长度不小于1.5倍的角钢肢宽。
和最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：
本发明涉及的十字组合角钢变填板厚度时构件的连接结构，根据十字组合角钢的受力确定每段主材填板的厚度，在填板厚度不同的情况下，可以根据实际计算的填板厚度，进行主材构件之间的连接，降低了塔重，保证了构件连接的安全可靠，提高了铁塔的经济性。
本发明所用填板的个数适当，既加强铁塔结构的稳定性，承受更大外力，同时又不会增加整体铁塔的负重。
本发明连接板在节点上段和下段放置位置不一样，更有效分散应力，增加了结构稳定性。
本发明涉及的节点连接结构造价便宜，结构稳定，提高了输电线路抵抗灾害天气的能力，提高输电线路安全运行水平。
附图说明
图1输电角钢铁塔塔身正面图，
图2双角钢主材连接节点上段剖面图，
图3双角钢主材连接节点下段剖面图，
图4四角钢主材连接节点上段剖面图，
图5四角钢主材连接节点下段剖面图，
其中1十字组合角钢主材、2角钢斜材、3角钢横隔材、4辅助材、5内包角钢，6连接板，7垫板I，8垫板II，9螺栓，10角钢
具体实施方式
本发明针对输电铁塔十字组合角钢填板厚度渐变的特点，提出了一种主材连接结构。
十字组合角钢输电铁塔正面布置如附图1所示，由主材1、斜材2、横隔材3及辅助材4组成，各构件之间采用连接板或连接板螺栓连接。其中，竖直方向设置的作为塔柱的主材1、连接于相邻两所述主材1间的与水平方向夹角小于90°的斜材2、两所述主材1间水平方向设置的横隔材3及与所述主材1、所述横隔材3和/或所述斜材2三者连接的辅助材4。
考虑运输、安装等因素的影响，十字组合角钢主材1在输电铁塔中通常分为若干段，一般段长不超过12m。如图1所示，塔身十字组合角钢分为三段，分别为段1、段2和段3，假设段1的角钢填板厚度为t1，段2为t2，段3为t3；
填板厚度由组合角钢承受的剪力大小，经计算确定，填板厚度的变化一般为3mm～30mm。填板形状为长方形钢板，填板与主材采用螺栓连接。
图1中1-1和2-2剖面分别为段1和段2十字组合角钢连接节点上段和下段剖面。
设置在同一主材段上的角钢填板厚度t相同，不同段上角钢填板厚度t取值可以不一致。
当各个主材段上组合角钢填板厚度取值相同时，连接板6厚度取值与填板厚度t相同，连接节点上段与下段均不设置垫板。节点上段1-1与节点下段2-2连接结构相同：十字连接板6连接角钢1，角钢1与内贴角钢5连接。均采用螺栓连接。
当各段组合角钢填板厚度取值不同时，位于连接节点下段2-2的填板厚度大于其上段的填板厚度，即t1>t2>t3。主材段连接节点垫板厚度计算方式如下：连接节点上段1-1的垫板7位于内贴角钢5与十字组合角钢10之间，厚度为(t1-t2)/2；连接节点下段2-2的垫板8位于连接板6和十字组合角钢10之间，厚度取为(t1-t2)/2。其中，t1为连接节点下段2-2角钢主材填板厚度；t2为连接节点上段1-1角钢填板厚度；连接板6厚度t与连接节点上段1-1角钢填板厚度t2相同。
为了保护螺母和角钢，通过加大两者的接触面积，使拉压应力及紧固螺母是的紧固应力可以更好的分散，防止构件局部抗压破坏，连接节点上段1-1的垫板设置在角钢、内贴角钢螺栓孔间，长、宽略小于所述角钢与内贴钢重合部分；而连接节点下段2-2，即塔腿所用角钢肢厚比其上部的厚，因此，连接节点下段2-2垫板设置在连接板与角钢之间，以加强分散应力、加固结构的效果。
连接板的长度和宽度取决于斜材连接螺栓个数及斜材与主材夹角，厚度取为填板厚度，并考虑到刚度要求，形状不宜狭长，连接板边缘与主材轴线夹角角度范围：15°到90°。
连接螺栓9采用受剪螺栓其连接个数根据下段主材轴力确定，同时连接螺栓长度对于单排螺栓不小与2倍的角钢肢宽，对于双排螺栓不小于1.5倍角钢肢宽。
内贴角钢5规格取为连接节点上段十字组合双角钢的规格。
本输电线塔所用的主材1可以采用双角钢组合的十字组合双角钢连接构件或者四角钢组合的十字组合四角钢连接构件。
当主材1采用十字组合双角钢连接构件时，其节点上段连接构件如下，见图2：顶角相对放置的两段角钢10外侧通过十字相接的连接板6连接，所述角钢10内侧依次连接垫板7和内包角钢5。其节点下段连接方式如下，见图3：十字相接的连接板6依次连接两角相对放置的垫板8、角钢10和内包角钢5。
当主材1采用十字组合四角钢连接构件时，其节点上段连接方式如下，见图4：顶角相对放置的四段角钢10外侧通过十字相接的连接板6连接，所述各个角钢10内侧依次连接垫板7和内包角钢5。其节点下段连接方式如下，见图5：十字相接的连接板6各段顶角依次连接的垫板7、角钢10和内包角钢5。
下面结合附图详细说明本发明的一个具体实例。
当输电铁塔塔腿主材为十字组合双角钢，规格为2L250×24，材质为Q420B，即图1中段1。塔腿上段主材为十字组合双角钢，规格为2L250×22，材质为Q420B，见图1中段2。段1中2L250×24的填板厚度为26mm，段2的填板厚度为22mm。则连接板6的厚度取为22mm；内贴角钢5规格取为2L250×22；连接连接板上段的垫板7厚度为2mm；上段的垫板位于内贴角钢5与十字组合角钢之间；连接节点下段的垫板8厚度取为2mm，下段的垫板8位于连接板6和十字组合角钢1之间螺栓连接。
连接板连接塔身正侧面斜材，斜材连接螺栓个数为4个，斜材与主材夹角34度，连接板边缘与构件轴线夹角取为40度；连接板6厚度取为22mm，长度为1165mm，宽度为795mm。
下段主材轴压力为6866kN，1M24螺栓单剪时最大剪力为135.72kN，连接螺栓取双排，螺栓间距120，1.5倍肢宽为375mm，确定连接螺栓由1.5倍肢宽确定，连接螺栓9取为32个M24螺栓。
内贴角钢5规格取为连接节点上段十字组合双角钢的规格2L250×22。
当输电铁塔主材为十字组合四角钢，规格为4L250×24，材质为Q420B。塔腿上段主材为十字组合四角钢，规格为4L250×22，材质为Q420B，即图1中段2。则内贴角钢5规格为4L250×22，其余参数与主材为十字组合双角钢时相同。
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)

1.一种输电铁塔角钢连接节点，包括：竖直方向设置的作为塔柱的主材(1)、连接于相邻两所述主材(1)间的与水平方向夹角小于90°的斜材(2)、两所述主材(1)间水平方向设置的横隔材(3)及与所述主材(1)、所述横隔材(3)和/或所述斜材(2)三者连接的辅助材(4)；其特征在于：作为塔柱的所述主材(1)包括由两个或两个以上首尾连接的主材段；所述塔柱由所述主材段组成，所述主材段包括相互垂直的十字连接板(6)、设于“十”字相交的夹角处角钢(10)。
2.根据权利要求1所述的输电铁塔角钢连接节点，其特征在于：所述连接板(6)与所述角钢(10)设有垫板(8)。
3.根据权利要求1所述的输电铁塔角钢连接节点，其特征在于：所述主材段设置填板；所述填板厚度随角钢肢厚的增加而增加。
4.根据权利要求3所述的输电铁塔角钢连接节点，其特征在于，所述主材段(1)长度小于12m；所述填板数量至少为2个，填板间距不小于40ri，ri为一个角钢的最小轴回转半径。
5.根据权利要求1所述的输电铁塔角钢连接节点，其特征在于：所述角钢(10)包括四角钢或双角钢。
6.根据权利要求1所述的输电铁塔角钢连接节点，其特征在于：所述连接板连接主材上、下两段角钢；连接节点上段包括依次设置的十字连接板(6)，顶角相对的角钢(10)、垫板(7)和内包角钢(5)。
7.根据权利要求1所述的输电铁塔角钢连接节点，其特征在于：所述连接节点下段包括依次设置的十字连接板(6)，顶角相对的垫板(8)、角钢(10)和内包角钢(5)。
8.根据权利要求6或7所述的输电铁塔角钢连接节点，其特征在于：所述连接板(6)的厚度与节点上段主材段的填板厚度相等；所述垫板(7)和垫板(8)厚度为节点下段填板厚度与其上段填板厚度之差的0.5倍。
9.根据权利要求1所述的输电铁塔角钢连接节点，其特征在于：所述连接板连接所述主材段与斜材；连接板边缘与主材段轴线夹角为15°～90°。
10.根据权利要求1所述的输电铁塔角钢连接节点，其特征在于：所述角钢、连接板、垫片和内包钢由连接螺栓连接；所述连接螺栓9为受剪螺栓；角钢的肢宽在30mm～110mm时，采用单排螺栓连接，单排所述连接螺栓长度不小于2倍的角钢肢宽；角钢肢宽在125mm～200mm时，采用双排连接，双排所述连接螺栓长度不小于1.5倍的角钢肢宽。
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