CN112160640B - 一种用于输电塔结构可恢复功能的装配式耗能摇摆支座 - Google Patents
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Abstract
本发明一种用于输电塔结构可恢复功能的装配式耗能摇摆支座，它包括：支撑构件、预应力钢绞线和耗能组件，耗能方式的第一阶段为耗能组件弯曲变形耗能，同时产生向上位移使该支座伸长及塔脚向上抬起，第二阶段为主要耗能阶段，方式为塔脚抬起和回位使输电塔形成摇摆及自复位结构，增大其自振周期、减小其振动频率来耗能以确保输电塔结构抵抗极端荷载的能力，产品生产工艺简单，成本低；在抵抗极端荷载状态下，以牺牲小部分塔脚‑基础构造的安全裕度,提升输电塔整体结构能力，确保了输电塔的灾中及灾后的正常使用。
Description
技术领域
本发明涉及输电塔减震技术领域，具体涉及一种用于输电塔结构可恢复功能的装配式耗能摇摆支座。
背景技术
传统输电塔的塔脚-基础构造为基础柱预埋地脚螺栓与输电塔的塔脚板固接，该塔-线体系在承受极端荷载(如地震、台风等)时，完全依靠塔身钢材及连接构件所组成的空间桁架结构的物理特性来抵抗极端荷载，这就导致了该类输电塔在受极端荷载时较易破坏，且在破坏而发生倒塔或连续倒塌现象时，折断处多为输电塔的塔身和塔头的薄弱处或平口等变截面处，而塔脚-基础的固接所产生充足的安全裕度致使该部分在灾祸中鲜有失效或破坏。
传统输电塔的构造存在以下技术问题：
1、输电塔高度较高且连接输电导线，除输电塔本身所承受的风荷载外，风吹导线致使其运动所产生的荷载，也全部由输电塔承担并传至基础，致使输电塔结构受风荷载影响较大且荷载方向多变，较易破坏；
2、输电塔被设计成刚度较大的空间桁架结构以满足普通工况下的正常工作，这就导致了在地震荷载作用下，由于其刚度较大、柔度不足，较易破坏；
3、塔脚-基础处较大的上拔力影响，其四个塔脚处所受荷载大小及方向可能不同，塔脚处可能承受竖向向上的较大拉力，完全依靠塔身钢材及连接构件所组成的空间桁架结构的物理特性来抵抗极端荷载，这就导致了该类输电塔在受极端荷载时较易破坏。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的问题，创造性的构思了一种用于输电塔结构可恢复功能的装配式耗能摇摆支座，在输电塔受到复杂荷载影响时，在安全范围内，载荷变大时，预应力钢绞线承载拉力，输电塔结构可恢复功能的装配式耗能摇摆支座静止，在预应力钢绞线承载拉力弹性变形范围内，由于预应力钢绞线承载拉力拉长，支撑构件间相对运动，耗能组件吸收能量，产生变形；载荷变小或荷载方向变为反向时，耗能组件和预应力钢绞线恢复原型，输电塔结构可恢复功能的装配式耗能摇摆支座复原。
实现本发明的技术方案是，一种用于输电塔结构可恢复功能的装配式耗能摇摆支座，其特征是，它包括：支撑构件1、预应力钢绞线4和耗能组件5；所述的支撑构件1包括：耗能组件连接板9、角度筋板10、预应力钢绞线连接板11、筋板和连接板13，在所述的耗能组件连接板9上设有耗能组件连接孔17，在所述的预应力钢绞线连接板11四角上分别设有预应力钢绞线连接孔18，在所述的连接板13四角上分别设有连接板连接孔19，在所述的预应力钢绞线连接板11上表面上垂直固连耗能组件连接板9，在所述的耗能组件连接板9和预应力钢绞线连接板11外侧固连角度筋板10，所述的预应力钢绞线连接板11和连接板13间由筋板固连，所述的预应力钢绞线连接孔18与连接板连接孔19同轴；所述的耗能组件5包括：X型软钢板21、耗能组件第一连接板23和耗能组件第二连接板24，在所述的耗能组件第一连接板23和耗能组件第二连接板24间固连一组X型软钢板21；所述两件相同的支撑构件1，一件支撑构件1的连接板13向上，另一件支撑构件1的连接板13反向向下，所述的一件支撑构件1的耗能组件连接板9上端面与另一件支撑构件1的预应力钢绞线连接板11下表面接触，在所述的两件相同支撑构件1的耗能组件连接板9间螺栓连接耗能组件5，通过所述两件相同支撑构件1的预应力钢绞线连接板11上的预应力钢绞线连接孔18固连预应力钢绞线4。
它还包括：定位套2，所述的定位套2上表面与一件支撑构件1的连接板13下表面接触，所述的定位套2下表面与另一件支撑构件1的连接板13上表面接触。
它还包括：定位体26，在所述的支撑构件1的耗能组件连接板9前端设置支撑构件挡块25，所述的一件支撑构件1的支撑构件挡块25与另一件支撑构件1的预应力钢绞线连接板11下表面接触，在所述的支撑构件1的预应力钢绞线连接板11下表面分别固连定位体26，当支撑构件1的支撑构件挡块25与另一件支撑构件1的预应力钢绞线连接板11相对运动后，所述的定位体26可以限位。
在所述的定位套2的内表面上、下端分别设置定位块7，所述的定位块7与支撑构件1的连接板13下表面接触，当所述两件相同支撑构件1相反方向运动时，所述的定位套2的定位块7可以卡住支撑构件1的预应力钢绞线连接板11限位。
本发明一种用于输电塔结构可恢复功能的装配式耗能摇摆支座的有益效果体现在：
1、一种用于输电塔结构可恢复功能的装配式耗能摇摆支座，秉承了摇摆及自复位抗震理念并延申至抵抗极端荷载层面，解决了在输电塔应用上的两大难题，以牺牲小部分塔脚-基础构造的安全裕度来提升输电塔整体结构在抵抗极端荷载的能力，确保了输电塔的灾中及灾后的正常使用；耗能方式的第一阶段为耗能组件弯曲变形耗能，同时产生向上位移使该支座伸长及塔脚向上抬起，第二阶段为主要耗能阶段，方式为塔脚抬起和回位使输电塔形成摇摆及自复位结构，增大其自振周期、减小其振动频率来耗能以确保输电塔结构抵抗极端荷载的能力；2、一种用于输电塔结构可恢复功能的装配式耗能摇摆支座，限位装置以限制构件受拉变形时的最大竖向位移，防止耗能组件受荷时断裂以致构件失效而发生事故，产品生产工艺简单，加工方便，成本低；
3、在一种用于输电塔结构可恢复功能的装配式耗能摇摆支座中，耗能组件可随时更换，在多次位移耗能-复位的过程中疲劳或灾后损坏的耗能组件可拆除并更换，可快速恢复其使用功能，大大降低了震后修复难度和修复成本，减少对生活和生产的影响；
4、一种用于输电塔结构可恢复功能的装配式耗能摇摆支座的自复位构件为预应力钢绞线，其提供了一定稳定性的同时，在极端荷载消失后提供给变形的耗能组件拉力使其恢复初始状态而无残余变形，使耗能组件可以重复、多次参与工作。
附图说明
图1是根据本发明的一个优选实施例1的一种用于输电塔结构可恢复功能的装配式耗能摇摆支座构件；
图2是图1去掉件2后的主视图；
图3是图2的三维示意图；
图4是图1中件2的三维示意图；
图5是图3中件1的主视图；
图6是图3中件1的三维示意图；
图7是图3中件5的三维示意图；
图8是根据本发明的一个优选实施例2的一种用于输电塔结构可恢复功能的装配式耗能摇摆支座构件；
图9是图8去掉件2后的主视图；
图10是图9的三维示意图；
图11是图8中件2的三维示意图；
图12是图10中件1的三维示意图；
图13是图10中件26的三维示意图；
图中：1.支撑构件，2.定位套，3.第一连接螺栓，4.预应力钢绞线，5.耗能组件，6.第二连接螺栓，7.定位块，8.定位套连接孔，9.耗能组件连接板，10.角度筋板，11.预应力钢绞线连接板，12.第一筋板，13.连接板，14.第二筋板，15.第三筋板，16.第四筋板，17.耗能组件连接孔，18.预应力钢绞线连接孔，19.连接板连接孔，20.耗能组件左连接孔，21.X型软钢板，22.耗能组件右连接孔，23.耗能组件第一连接板，24.耗能组件第二连接板，25.支撑构件挡块，26.定位体。
具体实施方式
以下结合附图1至附图13和具体实施例对本发明作进一步详细说明，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如附图5至附图6所示，所述的支撑构件1包括：耗能组件连接板9、角度筋板10、预应力钢绞线连接板11、筋板和连接板13，在所述的耗能组件连接板9上设有耗能组件连接孔17，在所述的预应力钢绞线连接板11四角上分别设有预应力钢绞线连接孔18，在所述的连接板13四角上分别设有连接板连接孔19，在所述的预应力钢绞线连接板11上表面上垂直固连耗能组件连接板9，在所述的耗能组件连接板9和预应力钢绞线连接板11外侧固连角度筋板10，所述的预应力钢绞线连接板11和连接板13间由筋板固连，所述的预应力钢绞线连接孔18与连接板连接孔19同轴。
如附图7所示，所述的耗能组件5包括：X型软钢板21、耗能组件第一连接板23和耗能组件第二连接板24，在所述的第一连接板23和耗能组件第二连接板24上分别设置耗能组件左连接孔20和耗能组件右连接孔22，在所述的耗能组件第一连接板23和耗能组件第二连接板24间固连一组X型软钢板21。
实施例1：
如附图2至附图3所示，一种用于输电塔结构可恢复功能的装配式耗能摇摆支座，它包括：支撑构件1、预应力钢绞线4和耗能组件5；所述的支撑构件1包括：耗能组件连接板9、角度筋板10、预应力钢绞线连接板11、筋板和连接板13，在所述的耗能组件连接板9上设有耗能组件连接孔17，在所述的预应力钢绞线连接板11四角上分别设有预应力钢绞线连接孔18，在所述的连接板13四角上分别设有连接板连接孔19，在所述的预应力钢绞线连接板11上表面上垂直固连耗能组件连接板9，在所述的耗能组件连接板9和预应力钢绞线连接板11外侧固连角度筋板10，所述的预应力钢绞线连接板11和连接板13间由筋板固连，所述的预应力钢绞线连接孔18与连接板连接孔19同轴；所述的耗能组件5包括：X型软钢板21、耗能组件第一连接板23和耗能组件第二连接板24，在所述的耗能组件第一连接板23和耗能组件第二连接板24间固连一组X型软钢板21；所述两件相同的支撑构件1，一件支撑构件1的连接板13向上，另一件支撑构件1的连接板13反向向下，所述的一件支撑构件1的耗能组件连接板9上端面与另一件支撑构件1的预应力钢绞线连接板11下表面接触，在所述的两件相同支撑构件1的耗能组件连接板9间螺栓连接耗能组件5，通过所述两件相同支撑构件1的预应力钢绞线连接板11上的预应力钢绞线连接孔18固连预应力钢绞线4。
实施例2：
如附图1和附图4所示，一种用于输电塔结构可恢复功能的装配式耗能摇摆支座，它包括：支撑构件1、定位套2、预应力钢绞线4和耗能组件5；所述的支撑构件1包括：耗能组件连接板9、角度筋板10、预应力钢绞线连接板11、筋板和连接板13，在所述的耗能组件连接板9上设有耗能组件连接孔17，在所述的预应力钢绞线连接板11四角上分别设有预应力钢绞线连接孔18，在所述的连接板13四角上分别设有连接板连接孔19，在所述的预应力钢绞线连接板11上表面上垂直固连耗能组件连接板9，在所述的耗能组件连接板9和预应力钢绞线连接板11外侧固连角度筋板10，所述的预应力钢绞线连接板11和连接板13间由筋板固连，所述的预应力钢绞线连接孔18与连接板连接孔19同轴；所述的耗能组件5包括：X型软钢板21、耗能组件第一连接板23和耗能组件第二连接板24，在所述的耗能组件第一连接板23和耗能组件第二连接板24间固连一组X型软钢板21；所述的定位套2上表面与一件支撑构件1的连接板13下表面接触，所述的定位套2下表面与另一件支撑构件1的连接板13上表面接触，所述相同的两件定位套2用第一连接螺栓3连接，在所述的定位套2的内表面上、下端分别设置定位块7，所述的定位块7与支撑构件1的连接板13下表面接触，当所述两件相同支撑构件1相反方向运动时，所述的定位套2的定位块7可以卡住支撑构件1的预应力钢绞线连接板11限位；所述两件相同的支撑构件1，一件支撑构件1的连接板13向上，另一件支撑构件1的连接板13反向向下，所述的一件支撑构件1的耗能组件连接板9上端面与另一件支撑构件1的预应力钢绞线连接板11下表面接触，在所述的两件相同支撑构件1的耗能组件连接板9间螺栓连接耗能组件5，通过所述两件相同支撑构件1的预应力钢绞线连接板11上的预应力钢绞线连接孔18固连预应力钢绞线4。
实施例3：
如附图12、附图13、附图9和附图10所示，一种用于输电塔结构可恢复功能的装配式耗能摇摆支座，它包括：支撑构件1、预应力钢绞线4、定位体26和耗能组件5；所述的支撑构件1包括：耗能组件连接板9、角度筋板10、预应力钢绞线连接板11、筋板和连接板13，在所述的耗能组件连接板9上设有耗能组件连接孔17，在所述的预应力钢绞线连接板11四角上分别设有预应力钢绞线连接孔18，在所述的连接板13四角上分别设有连接板连接孔19，在所述的预应力钢绞线连接板11上表面上垂直固连耗能组件连接板9，在所述的耗能组件连接板9和预应力钢绞线连接板11外侧固连角度筋板10，所述的预应力钢绞线连接板11和连接板13间由筋板固连，所述的预应力钢绞线连接孔18与连接板连接孔19同轴；所述的耗能组件5包括：X型软钢板21、耗能组件第一连接板23和耗能组件第二连接板24，在所述的耗能组件第一连接板23和耗能组件第二连接板24间固连一组X型软钢板21；所述两件相同的支撑构件1，一件支撑构件1的连接板13向上，另一件支撑构件1的连接板13反向向下，所述的一件支撑构件1的耗能组件连接板9上端面与另一件支撑构件1的预应力钢绞线连接板11下表面接触，在所述的两件相同支撑构件1的耗能组件连接板9间螺栓连接耗能组件5，通过所述两件相同支撑构件1的预应力钢绞线连接板11上的预应力钢绞线连接孔18固连预应力钢绞线4，在所述的支撑构件1的耗能组件连接板9前端设置支撑构件挡块25，所述的一件支撑构件1的支撑构件挡块25与另一件支撑构件1的预应力钢绞线连接板11下表面接触，在所述的支撑构件1的预应力钢绞线连接板11下表面分别固连定位体26，当支撑构件1的支撑构件挡块25与另一件支撑构件1的预应力钢绞线连接板11相对运动后，所述的定位体26可以限位。
实施例4：
如附图8、附图9、附图10、附图12、附图11和附图13所示，一种用于输电塔结构可恢复功能的装配式耗能摇摆支座，它包括：支撑构件1、预应力钢绞线4、定位体26和耗能组件5；所述的支撑构件1包括：耗能组件连接板9、角度筋板10、预应力钢绞线连接板11、筋板和连接板13，在所述的耗能组件连接板9上设有耗能组件连接孔17，在所述的预应力钢绞线连接板11四角上分别设有预应力钢绞线连接孔18，在所述的连接板13四角上分别设有连接板连接孔19，在所述的预应力钢绞线连接板11上表面上垂直固连耗能组件连接板9，在所述的耗能组件连接板9和预应力钢绞线连接板11外侧固连角度筋板10，所述的预应力钢绞线连接板11和连接板13间由筋板固连，所述的预应力钢绞线连接孔18与连接板连接孔19同轴；所述的耗能组件5包括：X型软钢板21、耗能组件第一连接板23和耗能组件第二连接板24，在所述的耗能组件第一连接板23和耗能组件第二连接板24间固连一组X型软钢板21；所述的定位套2上表面与一件支撑构件1的连接板13下表面接触，所述的定位套2下表面与另一件支撑构件1的连接板13上表面接触，所述相同的两件定位套2用第一连接螺栓3连接；所述两件相同的支撑构件1，一件支撑构件1的连接板13向上，另一件支撑构件1的连接板13反向向下，所述的一件支撑构件1的耗能组件连接板9上端面与另一件支撑构件1的预应力钢绞线连接板11下表面接触，在所述的两件相同支撑构件1的耗能组件连接板9间螺栓连接耗能组件5，通过所述两件相同支撑构件1的预应力钢绞线连接板11上的预应力钢绞线连接孔18固连预应力钢绞线4，在所述的支撑构件1的耗能组件连接板9前端设置支撑构件挡块25，所述的一件支撑构件1的支撑构件挡块25与另一件支撑构件1的预应力钢绞线连接板11下表面接触，在所述的支撑构件1的预应力钢绞线连接板11下表面分别固连定位体26，当支撑构件1的支撑构件挡块25与另一件支撑构件1的预应力钢绞线连接板11相对运动后，所述的定位体26可以限位。
以上所述仅是本发明的优选方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应该视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种用于输电塔结构可恢复功能的装配式耗能摇摆支座，其特征是，它包括：支撑构件(1)、预应力钢绞线(4)和耗能组件(5)；所述的支撑构件(1)包括：耗能组件连接板(9)、角度筋板(10)、预应力钢绞线连接板(11)、筋板和连接板(13)，在所述的耗能组件连接板(9)上设有耗能组件连接孔(17)，在所述的预应力钢绞线连接板(11)四角上分别设有预应力钢绞线连接孔(18)，在所述的连接板(13)四角上分别设有连接板连接孔(19)，在所述的预应力钢绞线连接板(11)上表面上垂直固连耗能组件连接板(9)，在所述的耗能组件连接板(9)和预应力钢绞线连接板(11)外侧固连角度筋板(10)，所述的预应力钢绞线连接板(11)和连接板(13)间由筋板固连，所述的预应力钢绞线连接孔(18)与连接板连接孔(19)同轴；所述的耗能组件(5)包括：X型软钢板(21)、耗能组件第一连接板(23)和耗能组件第二连接板(24)，在所述的耗能组件第一连接板(23)和耗能组件第二连接板(24)间固连一组X型软钢板(21)；两件相同的支撑构件(1)，一件支撑构件(1)的连接板(13)向上，另一件支撑构件(1)的连接板(13)反向向下，所述的一件支撑构件(1)的耗能组件连接板(9)上端面与另一件支撑构件(1)的预应力钢绞线连接板(11)下表面接触，在所述的两件相同支撑构件(1)的耗能组件连接板(9)间螺栓连接耗能组件(5)，通过所述两件相同支撑构件(1)的预应力钢绞线连接板(11)上的预应力钢绞线连接孔(18)固连预应力钢绞线(4)。
2.根据权利要求1所述的一种用于输电塔结构可恢复功能的装配式耗能摇摆支座，其特征是，它还包括：定位套(2)，所述的定位套(2)上表面与一件支撑构件(1)的连接板(13)下表面抱平顶紧，所述的定位套(2)下表面与另一件支撑构件(1)的连接板(13)上表面抱平顶紧。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的一种用于输电塔结构可恢复功能的装配式耗能摇摆支座，其特征是，它还包括：定位体(26)，在所述的支撑构件(1)的耗能组件连接板(9)前端设置支撑构件挡块(25)，所述的一件支撑构件(1)的支撑构件挡块(25)与另一件支撑构件(1)的预应力钢绞线连接板(11)下表面接触，在所述的支撑构件(1)的预应力钢绞线连接板(11)下表面分别固连定位体(26)，当支撑构件(1)的支撑构件挡块(25)与另一件支撑构件(1)的预应力钢绞线连接板(11)相对运动后，所述的定位体(26)能够限位。
4.根据权利要求2所述的一种用于输电塔结构可恢复功能的装配式耗能摇摆支座，其特征是，在所述的定位套(2)的内表面上、下端分别设置定位块(7)，所述的定位块(7)与支撑构件(1)的连接板(13)下表面接触，当所述两件相同支撑构件(1)相反方向运动时，所述的定位套(2)的定位块(7)能够卡住支撑构件(1)的预应力钢绞线连接板(11)限位。
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