CN105442906A - 拉线塔塔脚结构 - Google Patents

Abstract

本发明的一种拉线塔塔脚结构，包含拉线塔主柱和基础，主柱和基础分别与第一、第二连接部相连，该第一连接部为平板、第二连接部为弧面支撑板，或者第一连接部为弧面支撑板、第二连接部为平板，从而形成平面与弧面接触的点铰接结构，还可设固定板连接于弧面支撑板，设基础圆钢穿过第一、第二连接部用以约束，基础圆钢顶端可设螺母及防松结构，上述结构在使用中可有效避免瞬时风荷载导致的交接点处脱离的隐患，达到加工、安装和基础施工方便的目的。

Description

拉线塔塔脚结构

技术领域

本发明涉及一种拉线塔塔脚结构，特别是一种平面和弧面形成点铰接的塔脚结构，从而达到传力明确、简洁、便于加工、安装和基础施工的目的。

背景技术

目前的输电线路铁塔按结构体系通常分为自立塔和拉线塔，拉线塔由塔头、主柱和拉线组成，如图1所示的现有拉线塔的示意图所示，塔头和主柱一般由角钢组成的空间桁架构成，有较好的整体稳定性，能承受较大的轴向压力。拉线一般用高强度钢铰线做成，能承受很大的拉力，因而使拉线塔能充分利用材料的强度特性而减少材料耗用量。

拉线塔的主柱通过塔脚连接在底面的基础上，其塔脚一般采用铰接方式与基础连接。拉线塔由于其结构的设计，主柱主要承受主柱方向的轴向压力，不承受拉力和垂直于主柱轴力方向的力，或承受拉力和垂直于主柱轴力方向的力很小，如图2的受力图所示，主柱主要受力方向为-Z向力，不承受或承受Z向及X、Y向力较小。

为满足结构受力，实现塔脚与基础的铰接，目前拉线塔塔脚及主柱与基础连接的方式如图3所示：设置两个半球，其中一个半球11设置在主柱1的塔脚部位，其与拉线塔主柱1最下部焊接连接一个整体，另一半球21通过预先埋置基础钢筋与基础22连接为一个整体，该半球21半径与塔脚半球11的半径相等，且该半球内部需灌注混凝土以保证满足抗压承载力。在铁塔运行过程中，通过两半球的面接触实现铰接。受半球半径大小限制，运行时由于瞬时风荷载作用，发生过两半球脱开的事故情况。

由此，目前拉线塔塔脚的基础型式（半球铰接）的缺点是：第一，不便于加工，主柱与球体连接加工及焊接较为困难；第二，基础施工工序复杂，与普通基础相比，基础顶面需浇注半球形混凝土，上扣半球形钢构件，该半球与预先埋于基础中的钢筋焊接；第三，铁塔运行中，存在因瞬时风的上拔作用而使两个半圆球体脱开而造成倒塔的隐患。

而如何使现有的塔脚稳固保证安全、同时在加工时简便，是目前亟待解决的一个问题。

发明内容

本发明的所解决的技术问题即在提供一种平面和弧面铰接的塔脚结构，从而达到传力明确、简洁、便于加工、安装和基础施工的效果。

本发明所采用的技术手段如下所述。

一种拉线塔塔脚结构，包含拉线塔主柱和主柱基础，主柱塔脚连接第一连接部，该第一连接部设第一穿孔，基础上连接第二连接部，该第二连接部设第二穿孔，上述第一穿孔直径可略大于第二穿孔直径，还包含有基础圆钢，该基础圆钢下端安置于基础内部，上端穿过第一穿孔和第二穿孔，其直径小于第一穿孔和第二穿孔的直径。所述第一连接部与第二连接部通过平面与弧面相接触的方式形成铰接节点，

根据第一、第二连接部的不同可有如下方案。

方案一：第一连接部为平板，第二连接部具有弧面支撑板，弧面支撑板上表面为弧形。

方案二：第一连接部具有弧面支撑板，弧面支撑板下表面为弧形，第二连接部为平板。

方案三：在方案一的结构基础上，第二连接部的弧面支撑板下方一体成型有固定板，固定板可与基础固定连接。

方案四：在方案二的结构基础上，第一连接部的弧面支撑板上方一体成型有固定板。

上述4个方案中，无论第一、第二连接部如何设置，第二连接部可在基础浇注时固定在基础上表面，也可选择可安装拆卸的方式。同样的道理，基础圆钢可在基础浇注时预埋固定在基础内部，也可将基础圆钢设成可插拔的活动圆钢，另外为了实现铰接，该基础圆钢的直径略小于第一穿孔、第二穿孔的直径。

上述4种方案中，弧面支撑板的弧面弧半径R不小于弧面连接部横截面直径D的一半，最佳弧半径R的取值范围为D~3D之间。

所述基础圆钢顶部可设置螺纹，并与螺母及防松装置相配合安装。

第二穿孔的上边缘和下边缘均可为倒角设置，以便于基础圆钢的安插和使用。

本发明的有益效果如下所述。

1、本发明采用平面和弧面进行点铰接的方式，降低部件的复杂性及加工、施工难度，提高了加工、施工效率。

2、本发明中在基础上设置上表面为弧面的弧面支撑板，其结构简单，生产简便，由于设置了基础圆钢，不容易发生塔主柱与基础脱离的情况，在浇筑基础同时将弧面支撑板或弧面支撑板下方的固定板连接在基础上表面，这样的设计无论从板材加工及焊接上，都降低了加工难度，设置固定板的目的是提高弧面支撑板刚度且便于加工。

3、与以往拉线塔塔脚节点做法相比，本发明中在塔脚底部设置下表面为弧面的弧面支撑板，弧度小，不容易发生脱离的情况，或是设置平板，而不是现有的半球构造，通过焊接的方式将弧面支撑板或者固定板连接在塔脚的底部，这样的结构相比现有的半球球面与底板连接来说，从主柱下部节点的板材加工及焊接上，也都降低了加工难度，基础施工可按常规基础进行，无需考虑预埋半球与固定，基础施工便捷。

4、本发明中在基础中心预埋一根基础圆钢，基础圆钢穿过平板和弧面支撑板进行固定，基础圆钢顶部加设防松装置，进一步保证了塔脚在Z方向上的固定及X、Y方向的稳固，避免因瞬时风荷载作用下发生的主柱塔脚与基础脱离的事故情况发生，保证拉线塔的稳固及周边的安全，同时避免因塔脚铰接点处脱离而产生的维修施工成本。

附图说明

图1为现有的拉线塔的示意图。

图2为现有的拉线塔的主柱受力示意图。

图3为现有的拉线塔的半球形塔脚示意图。

图4为本发明的拉线塔塔脚结构的较佳实施例的结构示意图。

图5A为本发明的拉线塔基础上的弧面支撑板的俯视示意图。

图5B为本发明的拉线塔基础上的弧面支撑板与固定板一体的纵截面示意图。

图6为本发明的较佳实施例的平板俯视图。

图7为本发明的圆钢与基础相连的剖面图。

具体实施方式

本发明的一种拉线塔塔脚结构，包含拉线塔主柱3和用于支撑拉线塔主柱3的基础4，主柱塔脚连接第一连接部，第一连接部设第一穿孔51，基础上连接第二连接部，第二连接部设第二穿孔61，该第一连接部与第二连接部通过平面与弧面接触的方式的形成铰接节点。该第一穿孔51和第二穿孔61可分别设在第一连接部和第二连接部的正中央，或者经过力学相关计算设于平板和弧面支撑板其他相对应的位置。第一穿孔51的直径可略大于第二穿孔61的直径，以便于拉线塔塔脚的组立及铰接节点的设置。

为了提供第一连接部和第二连接部与基础和基础圆钢之间连接稳定性的保障，还包含有基础圆钢8，所述基础圆钢8下端安置于基础4内部，上端穿过第一穿孔51和第二穿孔61，其直径小于第一穿孔51和第二穿孔61的直径。如果不考虑防盗，可使基础圆钢8可活动的插入基础4内部，为保证基础圆钢8的稳固可在基础4浇筑时预埋于内部。安装后基础圆钢8突出第一连接部的上表面，而高出第一连接部的上表面应不小于100mm。根据实际应用的考虑，所述基础圆钢8的直径可在30mm-80mm之间。该基础圆钢的设置可避免运行时由于瞬时风荷载作用，使塔脚平面及弧面的铰接点处脱离的隐患发生，保证拉线塔的稳固及周边的安全，同时避免因塔脚铰接节点处脱离而产生的维修施工成本。

为了进一步保证塔脚的稳定性，不至于主柱轴向方向的力将塔脚拔起导致脱离基础圆钢8，上述基础圆钢8突出第一连接部上表面的部分可设置螺纹和与其对应的螺母81，螺纹范围下端应高出第一连接部上表面，而高出第一连接部上表面的高度为50mm为最佳高度，为了防止松动，加装第二个螺母82，还可根据实际的塔脚形状配置不同的防松装置，如图6所示。

本发明的第一种实施例，第一连接部为平板5，第二连接部具有弧面支撑板6，弧面支撑板6的上表面为弧形，所述平板5与弧面支撑板6通过平面与弧面的点接触相连。实际使用时，可将主柱塔脚与平板5焊接相连，拉线塔塔脚通过上述平面与弧面相连的形成铰接方式，通过合理的物理计算，在拉线、主柱共同作用形成稳定的拉线塔结构。

本发明的第二实施例，与上述第一实施例相对应，第一连接部具有弧面支撑板，弧面支撑板下表面为弧形，第二连接部为平板。其他结构如基础圆钢、穿孔与第一实施例相同，不再重复说明。

在上述第一实施例的基础上的第三实施例，也是本发明的较佳实施例，结合图4、图5A、图5B所示，平板、弧面支撑板及基础圆钢设置相同，因此不再重复描述。不同之处在于，第二连接部的弧面支撑板6下方一体成型有固定板7，其目的是提高弧面支撑板刚度且便于加工。弧面支撑板6和固定板7中间为贯穿二者的第二穿孔61，如图5B所示的弧面支撑板6与固定板7一体的纵截面示意图，第二穿孔61的上边缘和下边缘可均为倒角设置，以便于基础圆钢8的安插和使用。如图6所示，该固定板7可与基础4固定连接。

在第二实施例的基础上的第四实施例所示，平板、弧面支撑板及基础圆钢设置相同，不同之处在于，第一连接部的弧面支撑板上方一体成型有固定板7，其一体成型的弧面支撑板、固定板设置第一穿孔的方式与第三实施例相同，不再重复叙述。

值得一提的是，上述四种实施例中的弧面支撑板的弧面，无论弧面方向向上还是向下，弧面均具备如下的特征：弧面弧半径R不小于弧面连接部横截面直径D的一半，最佳弧半径R的取值范围为D~3D之间，由此弧度范围可以看出，该弧面的弧度相较于平面，弯曲的弧度小，本发明采用此种弧面与平板进行点铰接的方式，无论从结构还是原理上均较现有的半球形铰接方式（如图3所示）更加便捷、稳固。

还可根据上述实施例及相关实际情况，添加不同的附加结构以确保连接的稳定性以及加工的简便性。如图4所示，在平板5的上表面可安装有若干靴板9，形成上部开口的容置空间，该容置空间的截面面积从下至上依次增大，其内部空间形状与塔脚相匹配，连接时将塔脚置于该容置空间内，靴板9可通过焊接的方式固定在平板5上，或其他可牢固固定的方式均可，如图7所示的一种设置方式，4个靴板9形成“井”字形设置在平板5上，但靴板的数量及设置方式并不限定于此。

上述平板与靴板、平板与塔脚均可通过焊接的方式连接，根据实际情况可以使用不同的连接方式以达到连接稳定性最佳。

本发明中的平板5、靴板9、基础圆钢8、弧面支撑板6的材质均可为Q345钢，或者其他刚性强坚韧度高的材质均可，在此不做其他限定。

通过对上述实施例具体结构及连接方式的说明，本发明采用平面和弧面形成点铰接的方式对主柱和基础进行连接，可灵活控制拉线塔的方向，利用施力方向在主柱轴向的特点，保证了塔脚在Z方向上的固定及X、Y方向的稳固，避免因瞬时风荷载作用下发生的主柱塔脚与基础脱离的事故情况。采用平板和弧面支撑板构成的连接结构，这样的结构无论从板材加工还是焊接工序上，都降低了加工难度，简化了加工方式和过程，简单易行。

以下为图4所示的拉线塔塔脚固定结构较佳实施例的实际使用的具体参数。

平板5为厚40mm、边长为360mm的正方形，直径为70mm的第一穿孔51置于平板5的正中央。

弧面支撑板的直径300mm、厚度60mm，该弧面支撑板以及下方的固定板的高度均为30mm，弧面支撑板的弧度是半径373.3mm的圆上的弧，第二穿孔的直径为66mm。第二穿孔的上端和下端均为倒角设置，该倒角参数为3×45°。

基础圆钢截面半径64mm，径向总长为1310mm，预埋入基础的长度为1000mm，露出塔脚平板250mm，其中基础圆钢上顶端至塔脚平板上10mm之间设置螺纹，该螺纹区的高度为200mm。

靴板9的母板内边91b和子板内边92b拼合之后底边总长与塔脚平板边长相同为360mm，其内91b和92b与底边切角均20×20。

Claims (11)

1.一种拉线塔塔脚结构，包含拉线塔主柱和用于固定拉线塔主柱的基础，其特征在于：

主柱塔脚连接第一连接部，该第一连接部设第一穿孔；

基础上连接第二连接部，第二连接部设第二穿孔；

还包含有基础圆钢，所述基础圆钢下端安置于基础内部，上端穿过第一穿孔和第二穿孔，其直径小于第一穿孔和第二穿孔的直径；

该第一连接部与第二连接部通过平面与弧面接触的方式的形成铰接节点。

2.如权利要求1所述的一种拉线塔塔脚结构，其特征在于，所述第一连接部为平板，第二连接部具有弧面支撑板，弧面支撑板上表面为弧形。

3.如权利要求1所述的一种拉线塔塔脚结构，其特征在于，所述第一连接部具有弧面支撑板，弧面支撑板下表面为弧形，第二连接部为平板。

4.如权利要求2或3所述的一种拉线塔塔脚结构，其特征在于，所述弧面支撑板的弧半径（R）不小于弧面连接部横截面直径（D）的一半。

5.如权利要求4所述的一种拉线塔塔脚结构，其特征在于，所述弧面支撑板的弧半径（R）的取值范围为弧面连接部横截面直径（D）至三倍弧面连接部横截面直径（3D）之间。

6.如权利要求1、2、3或5所述的一种拉线塔塔脚结构，其特征在于，第一穿孔直径略大于第二穿孔直径。

7.如权利要求1、2、3或5所述的一种拉线塔塔脚结构，其特征在于，所述基础圆钢顶部设置螺纹，螺纹高出第一连接部上表面，并与螺母及防松装置相配合。

8.如权利要求2所述的一种拉线塔塔脚固定结构，其特征在于，所述第二连接部的弧面支撑板下方一体成型有固定板。

9.如权利要求8所述的一种拉线塔塔脚固定结构，其特征在于，所述固定板与基础固定连接。

10.如权利要求3所述的一种拉线塔塔脚固定结构，其特征在于：第一连接部的弧面支撑板上方一体成型有固定板。

11.如权利要求1至3或8至10中任一权利要求所述的一种拉线塔塔脚固定结构，其特征在于：所述基础圆钢与基础之间活动连接。