CN109469396A - 一种变电构架梁柱强化型连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变电构架梁柱强化型连接结构，包括人字柱主材钢管、梁主材钢管和梁顶钢管，人字柱主材钢管与梁主材钢管固连，梁顶钢管与梁主材钢管固连，人字柱主材钢管、梁主材钢管和梁顶钢管上均固设有加强结构，梁顶钢管顶部设有梁顶钢管法兰，梁主材钢管的上半周周面上设有两对梁上固定件，梁上固定件的顶部设有附件安装块，附件安装块上螺纹连接有支撑螺柱，支撑螺柱顶端设有法兰支撑块，法兰支撑块抵接在梁顶钢管法兰的底面上，附件安装块上还设有与梁顶钢管法兰对应的压力传感器，压力传感器与梁顶钢管法兰的底面抵接，压力传感器与一带报警器的电器盒电连接。本发明可提高梁柱间连接可靠性及梁柱连接节点应力状况监测便利性。

Description

一种变电构架梁柱强化型连接结构

技术领域

本发明涉及一种供变电设施的连接结构，更具体地说，它涉及一种变电构架梁柱强化型连接结构。

背景技术

国内部分500kV、330kV、220kV和110kV屋外变电构架采用钢管人字柱+单钢管梁结构，此种结构型式，在梁柱连接出会产生很大的内力，特别是在柱顶有避雷针的情况下，梁柱连接处的内力更大，这就会导致此连接处的应力很大，极易造成结构破坏。而梁柱连接处的受力情况从外观上难以直观看出，因此往往待出现变形、开裂等情形时才能察觉梁柱连接处应力失控，而此时已发生了不可逆的结构破坏，必须进行维修，由此又会影响供电线路运行，造成一系列工商业经济损失和民生的不便。因此，变电构架梁柱强化型连接结构有必要进行改进，以提高梁柱间的连接可靠性和应力状况监测便利性。公开号为CN201515151U的实用新型专利于2010年6月23日公开了一种变电钢管构架滑动支座,钢架柱上连接钢梁柱头顶板,钢梁柱头顶板上连接固定钢管梁,固定钢管梁与滑动钢管梁套装在一起,固定钢管梁外部连接有加劲板构件。钢梁柱头顶板上设置有滑动距离限制构件。固定钢管梁与滑动钢管梁的两端连接有法兰。钢架柱与钢梁柱头顶板之间连接加劲板构件。该实用新型采用的无温度缝钢管构架钢管构架滑动支座形式可以减少变电站占地面积、减少构架柱和基础数量、降低工程造价,具有明显的经济效益和社会效益。但该实用新型并不能提高梁柱连接强度，也无法便利地对梁柱连接处的应力情况进行监测。

发明内容

现有的变电构架梁柱强化型连接结构的连接强度及可靠性较低，且梁柱连接处的应力情况也无法进行监测，为克服这些缺陷，本发明提供了一种可提高梁柱间的连接可靠性和应力状况监测便利性的变电构架梁柱强化型连接结构。

本发明的技术方案是：一种变电构架梁柱强化型连接结构，包括人字柱主材钢管、梁主材钢管和梁顶钢管，人字柱主材钢管与梁主材钢管固连，梁顶钢管与梁主材钢管固连，人字柱主材钢管、梁主材钢管和梁顶钢管上均固设有加强结构，梁顶钢管顶部设有梁顶钢管法兰，梁主材钢管的上半周周面上设有两对梁上固定件，梁上固定件的顶部设有附件安装块，附件安装块上螺纹连接有支撑螺柱，支撑螺柱顶端设有法兰支撑块，法兰支撑块抵接在梁顶钢管法兰的底面上，附件安装块上还设有与梁顶钢管法兰对应的压力传感器，压力传感器与梁顶钢管法兰的底面抵接，压力传感器与一带报警器的电器盒电连接。人字柱主材钢管、梁主材钢管和梁顶钢管上的加强结构有助于变电构架的梁柱连接节点在各个方向承受较大的内力时，人字柱主材钢管、梁主材钢管不发生屈曲变形，防止人字柱主材钢管、梁主材钢管出现应力集中，从而提高梁柱连接节点的主体承载能力。梁顶钢管法兰便于在梁柱连接节点顶部安装地线柱或避雷针，法兰支撑块在梁顶钢管法兰底部支撑梁顶钢管法兰，起到加强作用，提高梁顶钢管的承载力，这样即使加载地线柱或避雷针，且高空中的地线柱或避雷针长期承受风压，梁顶钢管也能因得到法兰支撑块的加强助力而较好地使应力均匀分布，防止出现应力集中。压力传感器设置于梁上固定件上的基准位置上，与梁顶钢管法兰相抵产生压力，通过对梁顶钢管法兰的不同位置点的压力监测获取梁顶钢管法兰形变信息，进而及时掌握梁顶钢管各个方位的应力分布情况，一段时间后如果梁顶钢管法兰某些部位压力值异常，表明该处应力状况不同于别处。各压力传感器获得的压力信号在电器盒内进行信号处理，当稳定压力值出现超出设定阈值的情况时，报警器报警，提示维护人员及时检修，通过调节支撑螺柱，对法兰支撑块进行支持力补偿。

作为优选，所述加强结构包括竖向加劲板，竖向加劲板焊接在人字柱主材钢管、梁主材钢管和梁顶钢管的外壁上，竖向加劲板与梁主材钢管的轴线垂直。竖向加劲板可提高梁柱节点的承载能力，保证变电构架在人字柱平面内出现较大弯矩时，人字柱主材钢管不出现应力集中。

作为优选，所述加强结构还包括环形加劲板，环形加劲板焊接在梁主材钢管内壁上。环形加劲板可提高梁柱连接的强度和稳定性，保证梁在承受较大内力的情况下，梁主材钢管不发生局部屈曲。

作为优选，所述加强结构还包括横向加劲板，横向加劲板沿梁主材钢管轴向焊接在梁主材钢管外壁上。横向加劲板可提高梁柱连接节点的承载能力，保证变电构架在梁所在水平面内出现较大弯矩时，梁主材钢管不出现应力集中。

作为优选，所述加强结构还包括梁顶加劲板，梁顶加劲板焊接在梁主材钢管和梁顶钢管的外壁上，梁顶加劲板位于梁主材钢管和梁顶钢管的轴线所确定的平面内。梁顶加劲板可提高梁主材钢管和梁顶钢管的结合强度，使梁顶钢管具有更强的抗弯能力，从而对地线柱、避雷针等器件具有更好的承载力。

作为优选，梁上固定件底端设有下贴合连接板，梁上固定件顶端设有上贴合连接板，附件安装块端部设有竖向贴合连接板，各对梁上固定件的下贴合连接板贴合在横向加劲板上并通过螺栓与横向加劲板穿连固定，各对梁上固定件的上贴合连接板贴合在梁顶加劲板的两侧并通过贯穿梁顶加劲板的螺栓穿连固定，竖向贴合连接板贴合在竖向加劲板上并通过螺栓与竖向加劲板穿连固定。借助于横向加劲板、梁顶加劲板的支撑，梁上固定件可以方便地实现在梁主材钢管上的固定安装。

作为优选，电器盒设于人字柱主材钢管上，电器盒上还设有监测数值显示器。电器盒设于人字柱主材钢管上，可在较低位置上实现安装，而设置监测数值显示器可便于直观读取压力传感器的监测数值，有利于维护人员巡查时方便地获取信息。

作为优选，梁主材钢管和人字柱主材钢管通过相贯焊结构连接。梁主材钢管和人字柱主材钢管采用相贯焊方式连接后，提高了梁柱连接的内力传递连续性，以及连接结构的整体稳定性。

作为优选，梁主材钢管两端设有梁主材法兰。梁主材法兰便于梁主材钢管间进行拼接。

本发明的有益效果是：

提高梁柱间的连接可靠性。本发明中人字柱主材钢管、梁主材钢管和梁顶钢管上的加强结构及法兰支撑块有助于变电构架的梁柱连接节点在各个方向承受较大的内力时，人字柱主材钢管、梁主材钢管、梁顶钢管不发生屈曲变形，防止人字柱主材钢管、梁主材钢管、梁顶钢管出现应力集中，从而提高梁柱连接节点的承载能力。

提高梁柱连接节点应力状况监测便利性。本发明通过对梁顶钢管法兰的不同位置点的压力监测获取梁顶钢管法兰形变信息，便于维护人员及时掌握梁顶钢管各个方位的应力分布情况，可以早发现，早消除应力失控的问题。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图；

图2为本发明移除梁上固定件后的正视图；

图3为本发明移除梁上固定件后的侧视图；

图4为本发明移除梁上固定件后的俯视图；

图5为本发明移除梁上固定件后的仰视图；

图6为本发明中梁上固定件的一种侧面视图；

图7为本发明中梁上固定件的一种俯视图；

图8为本发明中梁上固定件的一种轴向视图；

图9为应用本发明的变电构架的正视图；

图10为应用本发明的变电构架的侧视图。

图中，1-人字柱主材钢管，2-梁主材钢管，3-梁顶钢管，4-梁主材法兰，5-梁顶钢管法兰，6-环形加劲板，7-竖向加劲板，8-横向加劲板，9-梁顶加劲板，10-梁上固定件，11-法兰支撑块，12-附件安装块，13-支撑螺柱，14-下贴合连接板，15-上贴合连接板，16-梁柱连接节点，17-竖向贴合连接板，18-压力传感器。

具体实施方式

下面结合附图具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例：

如图1至图10所示，一种变电构架梁柱强化型连接结构，设于变电构架梁柱连接节点16上，包括人字柱主材钢管1、梁主材钢管2和梁顶钢管3，人字柱主材钢管1与梁主材钢管2固连，梁顶钢管3与梁主材钢管2固连，人字柱主材钢管1、梁主材钢管2和梁顶钢管3上均固设有加强结构。梁主材钢管2和人字柱主材钢管1通过相贯焊结构连接。梁主材钢管2两端设有梁主材法兰4。所述加强结构包括竖向加劲板7、横向加劲板8、环形加劲板6和梁顶加劲板9，竖向加劲板7焊接在人字柱主材钢管1、梁主材钢管2和梁顶钢管3的外壁上，竖向加劲板7与梁主材钢管2的轴线垂直，人字柱主材钢管1、梁顶钢管3的轴线位于竖向加劲板7所在平面内。环形加劲板6焊接在梁主材钢管2内壁上，环形加劲板6位于梁主材钢管2的横断面上。横向加劲板8沿梁主材钢管2轴向焊接在梁主材钢管2外壁上并位于水平面内。梁顶加劲板9焊接在梁主材钢管2和梁顶钢管3的外壁上，梁顶加劲板9位于梁主材钢管2和梁顶钢管3的轴线所确定的平面内。竖向加劲板7与梁顶加劲板9构成十字形分布在梁顶钢管3四周。梁顶钢管3顶部设有梁顶钢管法兰5，梁主材钢管2的周面上设有两对梁上固定件10，四个梁上固定件10被竖向加劲板7、梁顶加劲板9分隔在四个区域内，梁上固定件10的内周面为圆弧形，与梁主材钢管2适配，梁上固定件10靠近竖向加劲板7的一端一体设有附件安装块12，附件安装块12的顶面水平，附件安装块12内周面为圆弧形，与梁顶钢管3适配贴合，附件安装块12上螺纹连接有支撑螺柱13，支撑螺柱13上带有两个附属紧固螺母，支撑螺柱13顶端设有法兰支撑块11，法兰支撑块11底部设有套接盲孔，支撑螺柱13顶端与套接盲孔形成转动嵌插配合。法兰支撑块11抵接在梁顶钢管法兰5的底面上，法兰支撑块11呈扇弧形，与梁顶钢管法兰5的底面上被竖向加劲板7、横向加劲板8分隔而成的四个扇形区域匹配，法兰支撑块11支撑在梁顶钢管法兰5的内缘附近。各梁上固定件10的附件安装块12上还设有一个与梁顶钢管法兰5对应的压力传感器，四个压力传感器18分别位于竖向加劲板7、横向加劲板8分隔而成的四个扇形区域内，压力传感器18与梁顶钢管法兰5的底面外缘附近抵接，压力传感器18与一带报警器的电器盒电连接。电器盒设于人字柱主材钢管1上，电器盒上还设有监测数值显示器，电器盒内设有控制器，压力传感器18接在控制器的输入端，报警器、监测数值显示器接在控制器的输出端。电器盒采用蓄电池和光伏板复合模式供电。梁上固定件10底端一体设有下贴合连接板14，梁上固定件10顶端一体设有上贴合连接板15，附件安装块12端部一体设有竖向贴合连接板17，各对梁上固定件10的下贴合连接板14贴合在横向加劲板8上并通过螺栓与横向加劲板8穿连固定，各对梁上固定件10的上贴合连接板15贴合在梁顶加劲板9的两侧并通过贯穿梁顶加劲板9的螺栓穿连固定，竖向贴合连接板17贴合在竖向加劲板7上并通过螺栓与竖向加劲板7穿连固定，这样梁上固定件10通过贴合连接板14、上贴合连接板15、竖向贴合连接板17从横向加劲板8、梁顶加劲板9、竖向加劲板7三个方向上得到可靠的支撑。

在梁顶钢管法兰5上完成地线柱或避雷针安装并调校水平后，将此时的各压力传感器的监测数值存入所述控制器，作为基准数值。通过控制器设定各压力传感器的报警阈值，一旦某个压力传感器的监测数值超过报警阈值，即可触发报警器，报警器的报警反映梁顶钢管3在该压力传感器的方位上发生了超过容许值的弯曲。通过对梁顶钢管法兰的不同位置点的压力监测获取梁顶钢管法兰形变信息，便于维护人员及时掌握梁顶钢管各个方位的应力分布情况，可以早发现，早消除应力失控的问题。

Claims (9)

1.一种变电构架梁柱强化型连接结构，包括人字柱主材钢管（1）、梁主材钢管（2）和梁顶钢管（3），人字柱主材钢管（1）与梁主材钢管（2）固连，梁顶钢管（3）与梁主材钢管（2）固连，其特征是人字柱主材钢管（1）、梁主材钢管（2）和梁顶钢管（3）上均固设有加强结构，梁顶钢管（3）顶部设有梁顶钢管法兰（5），梁主材钢管（2）的上半周周面上设有两对梁上固定件（10），梁上固定件（10）一侧端设有附件安装块（12），附件安装块（12）上螺纹连接有支撑螺柱（13），支撑螺柱（13）顶端设有法兰支撑块（11），法兰支撑块（11）抵接在梁顶钢管法兰（5）的底面上，附件安装块（12）上还设有与梁顶钢管法兰（5）对应的压力传感器，压力传感器与梁顶钢管法兰（5）的底面抵接，压力传感器与一带报警器的电器盒电连接。

2.根据权利要求1所述的变电构架梁柱强化型连接结构，其特征是所述加强结构包括竖向加劲板（7），竖向加劲板（7）焊接在人字柱主材钢管（1）、梁主材钢管（2）和梁顶钢管（3）的外壁上，竖向加劲板（7）与梁主材钢管（2）的轴线垂直。

3.根据权利要求1所述的变电构架梁柱强化型连接结构，其特征是所述加强结构还包括环形加劲板（6），环形加劲板（6）焊接在梁主材钢管（2）内壁上。

4.根据权利要求1所述的变电构架梁柱强化型连接结构，其特征是所述加强结构还包括横向加劲板（8），横向加劲板（8）沿梁主材钢管（2）轴向焊接在梁主材钢管（2）外壁上。

5.根据权利要求4所述的变电构架梁柱强化型连接结构，其特征是所述加强结构还包括梁顶加劲板（9），梁顶加劲板（9）焊接在梁主材钢管（2）和梁顶钢管（3）的外壁上，梁顶加劲板（9）位于梁主材钢管（2）和梁顶钢管（3）的轴线所确定的平面内。

6.根据权利要求5所述的变电构架梁柱强化型连接结构，其特征是梁上固定件（10）底端设有下贴合连接板（14），梁上固定件（10）顶端设有上贴合连接板（15），附件安装块（12）端部设有竖向贴合连接板（17），各对梁上固定件（10）的下贴合连接板（14）贴合在横向加劲板（8）上并通过螺栓与横向加劲板（8）穿连固定，各对梁上固定件（10）的上贴合连接板（15）贴合在梁顶加劲板（9）的两侧并通过贯穿梁顶加劲板（9）的螺栓穿连固定，竖向贴合连接板（17）贴合在竖向加劲板（7）上并通过螺栓与竖向加劲板（7）穿连固定。

7.根据权利要求1所述的变电构架梁柱强化型连接结构，其特征是电器盒设于人字柱主材钢管（1）上，电器盒上还设有监控数值显示器。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的变电构架梁柱强化型连接结构，其特征是梁主材钢管（2）和人字柱主材钢管（1）通过相贯焊结构连接。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的变电构架梁柱强化型连接结构，其特征是梁主材钢管（2）两端设有梁主材法兰（4）。