CN108374593B - 一种钢复组合受力式横担杆塔结构 - Google Patents

一种钢复组合受力式横担杆塔结构 Download PDF

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Abstract

一种钢复组合受力式横担杆塔结构,包括塔腿、与所述塔腿连接的塔身、设置在所述塔身上的左横担结构和右横担结构,所述的左横担结构和右横担结构分别由外展的角钢横担构成,在所述角钢横担的下部悬挂有常规的“Ⅰ”型悬垂串,所述的“Ⅰ”型悬垂串的下部通过一侧向搭接的复合横担固定连接在塔身上;所述的复合横担为复合三角横担,所述常规的“Ⅰ”型悬垂串的下部通过一连接组件分别连接呈锥形分叉布置的横担杆,且所述两根分叉的横担杆另一端部通过销钉铰接于塔身前后侧边外凸的小角钢横担上;它具有结构组成合理,使用安装方便,能显著改善复合材料受力环境且技术经济指标合理等特点。

Description

一种钢复组合受力式横担杆塔结构
技术领域
本发明涉及的是一种钢复组合受力式横担杆塔结构,属于横担杆塔技术领域。
背景技术
现有500kV双回路直线杆塔结构主要为鼓型纯钢结构杆塔,其塔头布置主要可以分为“Ⅰ”串及“Ⅴ”串塔头;相同设计条件下,“Ⅰ”串塔头廊道资源需求量要显著大于“Ⅴ”串塔头,但用钢量相对较省。
目前在逐渐推广的复合材料横担塔头,其核心优势在于可以显著减小廊道间距及塔头高度,从而使得钢材指标及基础方量相比纯钢结构杆塔有较为明显的下降。然而,由于现有各类复合材料在输电杆塔结构上的使用,无论在规模还是年限上都还十分有限,作为一种新型材料,在多向荷载作用下的运行可靠性还需要时间的检验。目前绝大多数高电压等级复合横担的结构布置体系仍然沿用了传统的角钢横担结构的布置,使得复合横担结构受到竖向静力恒载、水平向风活载及纵向不平衡活载(或偶然断线活载)的耦合作用,特别是在竖向静力荷载持续稳定作用下的复合材料徐变及老化问题可能会显著影响其结构稳定性;且复合材料单体造价较高,全塔综合技术经济指标需要全面分析考虑。
综合传统纯钢结构及复合横担结构的优缺点,不难发现,金属钢材横担杆塔在各相耦合受力下性能稳定,但是本体钢材、基础指标及廊道资源需求均较大;复合横担杆塔结构若保持现有横担整体布置方式,其本体用材指标、廊道资源等方面显著优于传统角钢横担结构,但其在多向耦合外力作用下的变形及稳定性问题有待考证,且复合材料成本与钢材差值成本的对比也是技术经济分析中需要着重考察的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足,而提供一种结构组成合理,使用安装方便,能显著改善复合材料受力环境且技术经济指标合理的钢复组合受力式横担杆塔结构。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的,一种钢复组合受力式横担杆塔结构,包括塔腿、与所述塔腿连接的塔身、设置在所述塔身上的左横担结构和右横担结构,所述的左横担结构和右横担结构分别由外展的角钢横担构成,在所述角钢横担的下部悬挂有常规的“Ⅰ”型悬垂串,所述的“Ⅰ”型悬垂串的下部通过一侧向搭接的复合横担固定连接在塔身上。
作为优选:所述的复合横担为复合三角横担,所述常规的“Ⅰ”型悬垂串的下部通过一连接组件分别连接呈锥形分叉布置的横担杆,且所述两根分叉的横担杆另一端部通过销钉铰接于塔身前后侧边外凸的小角钢横担上。
作为优选:所述的塔身上依次从上端部向下设置有三层分别由对称的左横担结构和右横担结构构成的横担,每层横担的左横担结构和右横担结构上均悬挂有常规的“Ⅰ”型悬垂串,每个常规的“Ⅰ”型悬垂串下部均通过复合三角横担固定在塔身前后侧边外凸的小角钢横担上。
作为优选:所述的“Ⅰ”型悬垂串下部通过带有一对金属套筒的连接组件将“Ⅰ”型悬垂绝缘子一分为二,复合横担侧的金属横担杆通过连接端部的丝扣,通过旋拧方式连接于连接组件的金属套筒上;所述金属横担杆的另一连接端部通过抗扭销钉铰接于侧边小角钢横担上。
本发明属于对现有技术的改进,它具有结构组成合理,使用安装方便,能显著改善复合材料受力环境且具有技术经济指标等特点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明所述复合三角横担与悬垂串端部连接结构示意图。
图3是本发明所述复合三角横担与塔身连接结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作详细的介绍:图1所示,本发明所述的一种钢复组合受力式横担杆塔结构,包括塔腿1、与所述塔腿1连接的塔身2、设置在所述塔身2上的左横担结构3和右横担结构4,所述的左横担结构3和右横担结构4分别由外展的角钢横担构成,在所述角钢横担的下部悬挂有常规的“Ⅰ”型悬垂串5,所述的“Ⅰ”型悬垂串5的下部通过一侧向搭接的复合横担6固定连接在塔身2上。
结合图2、3所示,所述的复合横担6为复合三角横担,所述常规的“Ⅰ”型悬垂串5的下部通过一连接组件7分别连接呈锥形分叉布置的横担杆8,且所述两根分叉的横担杆8另一端部通过销钉10铰接于塔身2前后侧边外凸的小角钢横担9上,并构成所述的复合三角横担。
图中所示,所述的塔身2上依次从上端部向下设置有三层分别由对称的左横担结构3和右横担结构4构成的横担,每层横担的左横担结构3和右横担结构4上均悬挂有常规的“Ⅰ”型悬垂串5,每个常规的“Ⅰ”型悬垂串5下部均通过复合三角横担固定在塔身2前后侧边外凸的小角钢横担9上。
本发明所述的“Ⅰ”型悬垂串5下部通过带有一对金属套筒11的连接组件7将“Ⅰ”型悬垂串5(绝缘子)一分为二,复合横担侧的金属横担杆8通过连接端部的丝扣12,经旋拧方式连接于连接组件7的金属套筒上;所述金属横担杆8的另一连接端部通过抗扭销钉10铰接于侧边小角钢横担9上。
实施例:本发明在具体结构设计上,结合传统金属横担与复合横担结构的各自优缺点,创新提出“钢复组合式”横担杆塔结构(参见图1所示)。其核心理念在于:每相导线载荷将由位于相对上部的角钢横担和位于相对侧部的复合横担共同承担,分体系受力,各司其职。其中,对于稳定持续的竖向重力载荷,通过常规“Ⅰ”型悬垂串悬挂于角钢横担上;对于具有常遇性但极少达到极限的水平风载荷以及具有偶然性的纵向断线荷载,则由从侧向搭接于悬垂串上的复合三角横担结构承担,复合横担在塔身侧采用竖向平面内的铰接结构连接,保证竖向自由转动,从而避免承担竖向重力荷载。通过分析500kV多分裂导线的水平风荷载与纵向不平衡(断线)荷载的量值水平,补充了顺线路方向的小型角钢横担,从而拉大复合横担结构在纵向的受力倾角,保证材料截面选取的合理性。
在间隙及廊道控制上,复合横担搭接于竖向悬垂串的位置对塔身间隙控制及杆塔受力有较为显著的影响。搭接点上部悬垂串受到双向约束,不再发生风偏,其间隙距离直接影响金属及复合横担的需求长度。同时,悬垂杆塔塔身主材及基础作用力量值主要受大风工况下水平荷载控制。对于全新的组合受力横担杆塔结构,复合横担搭接点的高度即水平风荷载传力于塔身的位置。搭接点离导线距离越小,风偏间隙控制条件越宽松,横担长度越短,整塔风荷载受力性能就越有利。当然,能够发生风偏的子串绝缘子长度不能无限短,适当的悬垂绝缘子长度可以有效平衡杆塔纵向不平衡张力。综合以上因素形成如图所示的“钢复组合式”横担杆塔结构,其相比传统金属“Ⅰ”串塔头杆塔显著减小了廊道需求。
在细部结构处理上,复合横担与塔身处采用抗扭销钉铰接于侧边塔身小角钢横担上(图3所示)。特别的是该处的套筒金属段需要根据复合横担与塔身结构的水平夹角做适当火区处理,保证前后侧抗扭销钉在两个相互平行的竖向水平内自由转动,实现导线竖向荷载完全由上侧全角钢横担承受的传力目标。复合横担与悬垂串搭接采用图2所示结构,一对金属套筒通过上下预留挂点将悬垂绝缘子一分为二,复合横担侧金属套筒在传统套筒结构上特设置了丝扣,通过旋拧方式连接于悬垂串套筒结构上。由于在无风或微风下,悬垂杆塔竖向荷载全部由上部角钢横担承受,配合复合横担头部一侧螺纹旋拧另一侧抗扭销钉铰接的节点处理,若万一出现复合材料运行稳定性问题时,可以直接拆卸更换,突显了“钢复组合式”横担结构的高度适应性和全生命周期的可靠性。
在技术经济指标上,通过精细化满应力分析及综合经济指标测算表明,全新设计“钢复组合式”横担杆塔结构相比常规金属“Ⅰ”串塔减少廊道37%,降低塔材17.5%,在本体造价指标上相比常规金属“Ⅴ”串塔下降约5.6%,远优于全复合横担杆塔。

Claims (3)

1.一种钢复组合受力式横担杆塔结构,包括塔腿、与所述塔腿连接的塔身、设置在所述塔身上的左横担结构和右横担结构,其特征在于所述的左横担结构和右横担结构分别由外展的角钢横担构成,在所述角钢横担的下部悬挂有常规的“Ⅰ”型悬垂串,所述的“Ⅰ”型悬垂串的下部通过一侧向搭接的复合横担固定连接在塔身上;
所述的复合横担为复合三角横担,所述常规的“Ⅰ”型悬垂串的下部通过一连接组件分别连接呈锥形分叉布置的横担杆,两根分叉的横担杆另一端部通过销钉铰接于塔身前后侧边外凸的小角钢横担上,对于稳定持续的竖向重力载荷,通过常规“Ⅰ”型悬垂串悬挂于角钢横担上;对于具有常遇性但极少达到极限的水平风载荷以及具有偶然性的纵向断线荷载,则由从侧向搭接于悬垂串上的复合三角横担结构承担,复合横担在塔身侧采用竖向平面内的铰接结构连接,保证竖向自由转动,从而避免承担竖向重力荷载。
2.根据权利要求1所述的钢复组合受力式横担杆塔结构,其特征在于所述的塔身上依次从上端部向下设置有三层分别由对称的左横担结构和右横担结构构成的横担,每层横担的左横担结构和右横担结构上均悬挂有常规的“Ⅰ”型悬垂串,每个常规的“Ⅰ”型悬垂串下部均通过复合三角横担固定在塔身前后侧边外凸的小角钢横担上。
3.根据权利要求2所述的钢复组合受力式横担杆塔结构,其特征在于所述的“Ⅰ”型悬垂串下部通过带有一对金属套筒的连接组件将“Ⅰ”型悬垂绝缘子一分为二,复合横担侧的金属横担杆通过连接端部的丝扣,通过旋拧方式连接于连接组件的金属套筒上;所述金属横担杆的另一连接端部通过抗扭销钉铰接于侧边小角钢横担上。
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