CN106446477B - 一种控制输电线路斜插角钢坡比的装置及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于输电线路工程领域，具体涉及一种控制输电线路斜插角钢坡比的装置及应用。一种控制输电线路斜插角钢坡比的装置，所述装置包括垂直框，所述垂直框包括竖杆和横杆，所述竖杆和横杆之间的夹角为直角，所述竖杆与活动杆通过铰链连接。在角钢安装时只需将调整完毕的工装紧贴斜插角钢外棱，根据工装水平尺中的水平气泡控制斜插角钢的角度，当水平尺中的水平气泡居中斜插角钢角度则达到设计要求，完成斜插角钢角度的精准定位。本发明特别适用于输电线路工程主角钢插入式基础斜插角钢正（侧）面坡比的控制，坡比控制精度可达到1.6%以内，在输电线路工程该类型基础施工中具有深远的意义。
Description
技术领域
本发明属于输电线路工程领域，具体涉及一种控制输电线路斜插角钢坡比的装置及应用。
背景技术
我公司承接的委内瑞拉中西部电网葡萄牙州加强项目400kV线路工程为2*26km双分裂单回线路，全线共有146基铁塔，铁塔基础全部采用主角钢插入式基础，斜插角钢控制角度范围为11～22度，且设计要求斜插角钢坡比的误差小于3％，精度要求高施工难度大。
主角钢插入式基础施工过程中，控制的关键数据项目包括角钢顶棱根开、基础顶面角钢棱根开、角钢顶棱高差、角钢正(侧)面坡比等。角钢坡比是否符合设计要求，是该类基础的关键技术指标之一，关系到基础受力是否合理，基础角钢与铁塔主材之间的接头部分是否严密、坡度是否一致，因此施工中应严格控制。传统控制斜插角钢坡比通常为垂球法及经纬仪测算法，而垂球测量斜插角钢坡比的方式较为粗糙，经纬仪测量斜插角钢坡比的方法较为繁琐，施工效率低且精度难以控制。
垂球测量斜插角钢坡比的不足：1)镀锌过程中形成的锌瘤(尤其是角钢顶棱吊绳的吊点处)可能造成误差；2)米尺与垂球吊绳及角钢的角度很难达到垂直；3)垂球吊绳受外界(如大风)影响造成摆动而产生的误差；4)操作不当引起的偶然误差等。
经纬仪测量斜插角钢坡比的不足：1)基础顶面角钢棱根开不易测量并需要考虑角钢厚度；2)计算公式繁琐，效率低且易计算出错；3)安装角钢的支撑件及特殊地形的影响很容易遮挡经纬仪观看基础顶面角钢棱的视线。
上述两种测量方法,实际上产生的误差可能大于5％，为了确保角钢的坡比既能满足设计要求又能简单易控，提高效率，笔者通过在委内瑞拉400kV线路工程实践研究和应用中探索出一种快速、精准控制斜插角钢坡比的工装。
发明内容
主角钢插入式基础施工难度大，在砼浇制过程中斜插角钢的定位控制工艺复杂,稍有疏忽都可能因斜插角钢控制不好造成返工。提高斜插角钢坡比控制的精度、保证安装质量、减少施工成本、缩短施工周期一直是各输变电施工企业及科研机构积极探索和解决的重要技术问题。该工装的研究、设计制造与应用就是为了解决输变电领域角钢坡比控制的技术难题。
本发明所采用的技术方案是：
一种控制输电线路斜插角钢坡比的装置，所述装置包括垂直框，所述垂直框包括竖杆和横杆，所述竖杆和横杆之间的夹角为直角，所述竖杆与活动杆通过铰链连接。
优选地，所述横杆上设有刻度。
优选地，所述横杆上设有可供螺栓滑动的凹槽，所述活动杆上设有气泡。
本发明是根据直角三角形原理，由一条固定的直角边L、另一条标有刻度可调的直角边△L及平行固定水平尺的斜边来调整角度θ(角度θ为固定直角边L与平行固定水平尺斜边的夹角)，通过施工图纸得知斜插角钢的角度既θ值，且已知固定直角边的长度L，通过三角函数基本公式(1)计算可调直角边△L的长度，将可调直角边调至△L的刻度值并固定，此时工装角度θ既为斜插角钢的控制角度，在角钢安装时只需将调整完毕的工装紧贴斜插角钢外棱，根据工装水平尺中的水平气泡控制斜插角钢的角度，当水平尺中的水平气泡居中斜插角钢角度则达到设计要求，完成斜插角钢角度的精准定位。
所述装置应用于斜插角钢的控制，所述横杆与竖杆的交接处至活动杆与竖杆的交接处的距离为L，所述活动杆与竖杆的夹角为θ，所述所述横杆与竖杆的交接处至活动杆与横杆的交接处的距离为△L；
△L＝L·tanθ(1) (1)；
根据几何定理及已知的正或侧面坡比得出公式(2)，并利用公式(2)计算出角钢对角倾斜角θ，将θ值代入公式(1)从而得出△L；
式中：θ为角钢对角倾斜角；tanα为侧面坡比；tanβ为正面坡比；
当铁塔基础为正方形基础时，
通过测得侧面坡比tanα得到θ，将θ值代入公式(1)从而得出△L，然后根据△L距离移动装置可调整的直角边；
当铁塔基础为长方形基础时，长方形基础塔正或侧面坡比不相等，根据公式(2)直接计算出角钢对角倾斜角θ后，将θ值代入公式(1)从而得出△L，然后根据△L距离移动装置直角边；
将装置竖杆(1)内侧紧贴斜插角钢外棱，根据活动杆(3)中的水平气泡控制斜插角钢的角度，当活动杆(3)的水平气泡居中斜插角钢角度则达到设计要求，完成斜插角钢角度的精准定位，然后用螺栓调节器将其固定。
本发明有益效果：
1)水平尺与定位工装合为一体，操作简便，准确度高；
2)移动直角边带有精准刻度，调整角度简单易控且精度高；
3)此工装应用范围广，可适用于多类型斜插角钢坡比控制，控制角度范围为0～26.5度；
4)此工装制作简单、成本低、经济实用。
5)本发明特别适用于输电线路工程主角钢插入式基础斜插角钢正(侧)面坡比的控制，坡比控制精度可达到1.6％以内(GB 50233-2014 110～750kV架空输电线路施工及验收规范中表6.1.9要求为3％以内)，在输电线路工程该类型基础施工中具有深远的意义。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2斜插角钢坡比示意图；
图3斜插角钢角度测量示意图；
图4斜插角钢扭转控制示意图；
图中：竖杆1，横杆2，活动杆3，铰链4，凹槽5，螺栓6，气泡7。
具体实施方式
下面结合实施案例及附图来进一步说明本发明，但实施案例不会构成对本发明的限制。
实施例1
一种控制输电线路斜插角钢坡比的装置，所述装置包括垂直框，所述垂直框包括竖杆1和横杆2，所述竖杆1和横杆2之间的夹角为直角，所述竖杆1与活动杆3通过铰链4连接。
优选地，所述横杆2上设有刻度。
优选地，所述横杆2上设有可供螺栓6滑动的凹槽5，所述活动杆3上设有气泡7。
注意点：
1、装置的具体尺寸，我们根据斜插角钢外露长度及大小，确定装置固定的直角边L、标有刻度可调的直角边△L、斜边及水平尺的长度。
2、该装置选用材料，装置所用钢材选用Q345C，采用精度在1级以上的水平尺。
3、该装置的加工、安装工艺，先将可调直角边与固定直角边进行焊接，焊接时需保证直角度，并按标准刻度加工可调直角边的刻度及调节滑槽，然后将水平尺与斜边用螺栓进行平行固定，需保证平行度及直线度，再将固定直角边与斜边通过转轴进行连接，其余部件也按相应要求进行焊接组装。
4、该装置在制造中应注意：1)必须保证固定直角边的直线度及内侧的光洁度；2)必须保证移动直角边刻度与标准刻度一致；3)水平尺与斜边扁铁需平行固定；4)必须保证可调直角边与固定直角边的夹角为90度。
表1控制输电线路斜插角钢坡比的装置材料表
| 名称 | 规格 | 长度(mm) | 数量(个) | 备注 |
| 角钢 | L30×30×5 | 400 | 1 | |
| 扁铁 | -50×5 | 200 | 1 | 需带刻度 |
| 扁铁 | -30×20 | 350 | 1 | |
| 转轴 | φ20 | 1 | ||
| 水平尺 | 50×25 | 150 | 1 | |
| 固定螺栓 | M6 | 30 | 1 |
坡比的计算
仔细审阅设计图纸，并从图纸中得知基础型式、角钢顶棱根开、角钢顶棱高差、角钢正(侧)面坡比等数据，获取所需数据后,根据基础类型分别进行计算,根据基础的特性,可分为正方形基础及长方形基础。
由一条固定的直角边L及另一条标有刻度可调的直角边△L来改变角度θ，然后依据基本公式(1)计算可调直角边△L的长度。
△L＝L·tanθ (1)
如图2所示，根据几何定理及已知的正(侧)面坡比得出公式(2)，并利用公式(2)计算出角钢对角倾斜角θ，将θ值代入公式(1)从而得出△L。
式中：θ为角钢对角倾斜角；tanα为侧面坡比；tanβ为正面坡比。
正方形基础
当铁塔基础为正方形基础时，塔正(侧)面坡比相同，其坡比tanα＝tanβ代入公式(2)得出公式(3)。
通过测得侧面坡比tanα得到θ，将θ值代入公式(1)从而得出△L，然后根据△L距离移动装置可调整的直角边；
长方形基础
当铁塔基础为长方形基础时，长方形基础塔正或侧面坡比不相等，根据公式(2)直接计算出角钢对角倾斜角θ后，将θ值代入公式(1)从而得出△L，然后根据△L距离移动装置直角边；
将装置竖杆(1)内侧紧贴斜插角钢外棱，根据活动杆(3)中的水平气泡控制斜插角钢的角度，当活动杆(3)的水平气泡居中斜插角钢角度则达到设计要求，完成斜插角钢角度的精准定位，然后用螺栓调节器将其固定。
斜插角钢的控制
步骤1：如图3所示将已固定的控制输电线路斜插角钢坡比的装置内侧紧贴斜插角钢外棱，根据控制输电线路斜插角钢坡比的装置水平尺中的水平气泡控制斜插角钢的角度，当水平尺中的水平气泡居中斜插角钢角度则达到设计要求，完成斜插角钢角度的精准定位，然后用带花篮螺栓调节器将其临时固定。
步骤2：利用经纬仪、钢卷尺测量水平距离的原理，平行移动完成角度定位的斜插角钢，使斜插角钢的根开及高差达到设计要求。
步骤3：以较为复杂的长方形基础为例，如图4所示，根据角钢顶棱正(侧)面半根开钉出a、b两个辅助桩，然后利用细绳将aBb三点连接控制角钢的扭转，直到斜插角钢两侧紧贴细绳。
步骤4：对以上步骤要反复校核，直至根开、高差、坡比、扭转无误为止。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种控制输电线路斜插角钢坡比的方法，所述方法采用包括垂直框，所述垂直框包括竖杆(1)和横杆(2)，其特征在于：所述竖杆(1)和横杆(2)之间的夹角为直角，所述竖杆(1)与活动杆(3)通过铰链(4)连接；
所述横杆(2)与竖杆(1)的交接处至活动杆(3)与竖杆(1)的交接处的距离为L，所述活动杆(3)与竖杆(1)的夹角为θ，所述横杆(2)与竖杆(1)的交接处至活动杆(3)与横杆(2)的交接处的距离为△L；
△L ＝L·tanθ (1) (1)；
根据几何定理及已知的正或侧面坡比得出公式(2)，并利用公式(2)计算出角钢对角倾斜角θ，将θ值代入公式(1)从而得出△L；
式中：θ为角钢对角倾斜角；tanα为侧面坡比；tanβ为正面坡比；
当铁塔基础为正方形基础时，
通过测得侧面坡比tanα得到θ，将θ值代入公式(1)从而得出△L，然后根据△L距离移动装置可调整的直角边；
当铁塔基础为长方形基础时，长方形基础塔正或侧面坡比不相等，根据公式(2)直接计算出角钢对角倾斜角θ后，将θ值代入公式(1)从而得出△L，然后根据△L距离移动装置直角边；
将装置竖杆(1)内侧紧贴斜插角钢外棱，根据活动杆(3)中的水平气泡控制斜插角钢的角度，当活动杆(3)的水平气泡居中斜插角钢角度则达到设计要求，完成斜插角钢角度的精准定位，然后用螺栓调节器将其固定。
2.根据权利要求1所述控制输电线路斜插角钢坡比的方法，其特征在于：所述横杆(2)上设有刻度。
3.根据权利要求1所述控制输电线路斜插角钢坡比的方法，其特征在于：所述横杆(2)上设有可供螺栓(6)滑动的凹槽(5)，所述活动杆(3)上设有气泡(7)。
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