CN113833344B - 一种防弯扭失稳的输电塔加固装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种防弯扭失稳的输电塔加固装置，属于铁塔加固技术领域，包括：加固槽钢、加固钢柱、两个加固T型钢和加固外连接板，加固外连接板分别与加固槽钢的两自由端固定连接，加固外连接板与加固槽钢围设形成用于容纳加固钢柱和两个加固T型钢的矩形腔体；两个加固T型钢与加固槽钢围设形成用于容纳输电塔角钢的三角形腔体，加固钢柱和加固T型钢分别位于输电塔角钢的两肢的内外两侧。本申请的一种防弯扭失稳的输电塔加固装置，在输电塔角钢的外侧设置两个加固T型钢以及加固外连接板，在输电塔角钢的内侧设置加固钢柱和加固槽钢，具有突出的防弯扭作用，又具有足够的稳定性，而且结构简单，安装简便，成本低廉。

Description

一种防弯扭失稳的输电塔加固装置

技术领域

本发明属于铁塔加固技术领域，更具体地说，是涉及一种防弯扭失稳的输电塔加固装置。

背景技术

输电线路是电力系统的重要组成部分，而输电塔作为支承起输电线路的骨架，其结构的可靠性必须要得到保证。在输电塔的使用过程中，经常会遭遇强风天气或导线覆冰舞动的情况，而很多在过去建成的输电塔，由于其投入使用的时间较久，塔上的钢材往往会出现老化的现象，所以输电塔有时会因为承受不住剧烈的荷载而发生倒塔事故，从而引起大规模的断电，严重影响了居民的生活和工业的生产。因此，采取合适的方式对已建成的输电塔进行加固，增强输电塔的承载能力，对电力系统的稳定运行具有重要意义。

目前我国的大部分输电塔采用的是角钢塔的形式，角钢塔具有结构简单、容易加工制造、刚度好等优点，但在输电线路的运行过程中，角钢塔的受力情况相当复杂，并且对于运行较久的角钢塔，其构件的各项力学性能会有所下降，在承受较大荷载时，容易出现弯曲失稳、扭转失稳、弯扭失稳的整体失稳形式以及局部失稳形式，输电塔的失稳将会对电力系统的运行产生严重的不良影响。

现在关于输电塔加固方式和加固装置的研究已经逐渐增多，但是具有突出的防弯扭失稳效果的输电塔加固装置却只是少数。如专利CN201710142410.3提供的一种输电塔架角钢防屈曲加固装置，其采用的方法是使用矩形截面方管和圆管进行加固，在输电塔的使用过程中，矩形截面方管和圆管会更容易发生变形，所以此装置不具备足够的耐久性和稳定性。另外，专利CN201610457324.7提供的铁塔角钢防弯扭失稳加固装置，由于其采用的方法是在装置内间隔设置矩形加强肋板，所以这就需要对于肋板的放置间距具有充分的计算，否则肋板间隔过小会过多增加铁塔自重，间隔过大又会降低该装置的加固效果，并且肋板放置在铁塔角钢的内侧，而铁塔角钢的外侧仅用约束构件进行加固，所以在原铁塔角钢承受由内侧向外侧的弯矩时，该装置的效果并不显著。而对于CN201811038280.X提出的一种输电塔加固用摩擦型螺栓角钢紧固装置，由于在角钢内外两侧安装的紧固件为实心构件，且厚度比原结构角钢大很多，这样就会导致结构的自重增大许多，从而影响到结构整体的稳定性。综上所述，能够提出一种质量轻、稳定性强且具有突出的防弯扭失稳作用的输电塔加固装置十分必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防弯扭失稳的输电塔加固装置，旨在解决现有的输电塔加固装置存在稳定性差以及防弯扭作用不佳的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种防弯扭失稳的输电塔加固装置，包括：加固槽钢、加固钢柱、两个加固T型钢和加固外连接板，所述加固外连接板分别与所述加固槽钢的两自由端固定连接，所述加固外连接板与所述加固槽钢围设形成用于容纳所述加固钢柱和两个所述加固T型钢的矩形腔体；两个所述加固T型钢与所述加固槽钢围设形成用于容纳输电塔角钢的三角形腔体，所述加固钢柱和所述加固T型钢分别位于输电塔角钢的两肢的内外两侧。

在一种可能的实现方式中，所述加固槽钢包括：槽钢腹板和两个槽钢翼缘，两个所述槽钢翼缘与所述槽钢腹板固定连接且位于所述槽钢腹板的两侧；所述加固T型钢包括：T型钢腹板和T型钢翼缘；两个所述槽钢翼缘分别与两个所述T型钢腹板相贴合，所述槽钢腹板与所述加固钢柱相贴合，所述T型钢翼缘与输电塔角钢的外壁相贴合。

在一种可能的实现方式中，所述T型钢腹板分别与所述加固外连接板和所述槽钢翼缘固定连接。

在一种可能的实现方式中，所述T型钢腹板位于所述加固外连接板和所述槽钢翼缘所成角的角平分线上。

在一种可能的实现方式中，所述加固钢柱与所述槽钢腹板通过连接件固定连接。

在一种可能的实现方式中，所述T型钢翼缘的两端分别抵靠在所述加固槽钢和所述加固外连接板上。

在一种可能的实现方式中，所述加固钢柱的截面形状为等腰直角三角形，所述加固钢柱的斜边与所述槽钢腹板保持平行。

在一种可能的实现方式中，所述加固钢柱的角部设有安装平面，所述安装平面分别与所述槽钢腹板和输电塔角钢的两肢相贴合。

在一种可能的实现方式中，所述加固外连接板与所述槽钢翼缘保持垂直。

在一种可能的实现方式中，所述加固槽钢、所述加固钢柱、所述加固T型钢和所述加固外连接板的材质为Q345或Q420。

本发明为一种防弯扭失稳的输电塔加固装置，它具有的有益效果体现在：

1、输电塔角钢外侧有两个加固T型钢与加固外连接板进行加固，内侧有加固钢柱与加固槽钢进行加固，有效地提升了输电塔角钢加固部分的抗弯刚度和抗扭刚度，使输电塔角钢结构可以承受更大的弯矩和扭矩，所以本申请的防弯扭失稳的输电塔加固装置具有出色的防弯扭效果，且可有效避免输电塔角钢与该加固装置之间产生横向滑移而导致的输电塔角钢摩擦受损。

2、防弯扭失稳的输电塔加固装置与输电塔角钢组成的横截面为钢架结构，内部有较多的空心面积，具备质量轻的特点，所以本申请的防弯扭失稳的输电塔加固装置可以实现更大面积的加固，具有突出的结构优势以及广泛的适用性。

3、本申请的防弯扭失稳的输电塔加固装置可以直接安装在输电塔角钢上，且不用对输电塔角钢进行打孔或焊接，这样可以避免因为加固装置的安装而导致输电塔角钢发生应力的重新分布，提高了输电塔角钢结构的安全性能。

4、本申请的防弯扭失稳的输电塔加固装置与输电塔角钢之间构成了若干个三角结构，这样的好处在于可以让该加固结构的整体具有更强的稳定性。

5、本申请的防弯扭失稳的输电塔加固装置能够提高输电塔的承载能力和稳定性能，可以保证输电线路的稳定运行，且结构简单、成本低廉、效果显著。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的一种防弯扭失稳的输电塔加固装置的剖视结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的加固钢柱的剖视结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的一种防弯扭失稳的输电塔加固装置的剖视结构示意图；

图4为图3中A处的放大视图。

图中：

1、加固槽钢；101、槽钢腹板；102、槽钢翼缘；2、加固钢柱；201、安装平面；3、加固T型钢；301、T型钢腹板；302、T型钢翼缘；303、支撑杆；304、固定杆；305、伸缩杆；306、压缩弹簧；307、导向滑槽；4、加固外连接板；5、螺栓；6、输电塔角钢。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1，现对本发明提供的一种防弯扭失稳的输电塔加固装置进行说明。所述一种防弯扭失稳的输电塔加固装置，包括：加固槽钢1、加固钢柱2、两个加固T型钢3和加固外连接板4，加固外连接板4分别与加固槽钢1的两自由端固定连接，加固外连接板4与加固槽钢1围设形成用于容纳加固钢柱2和两个加固T型钢3的矩形腔体；两个加固T型钢3与加固槽钢1围设形成用于容纳输电塔角钢6的三角形腔体，加固钢柱2和加固T型钢3分别位于输电塔角钢6的两肢的内外两侧。

本实施例提供的一种防弯扭失稳的输电塔加固装置，与现有技术相比，在输电塔角钢6的外侧设置两个加固T型钢3以及加固外连接板4，在输电塔角钢6的内侧设置加固钢柱2和加固槽钢1，加固外连接板4与加固槽钢1固定连接，将两个加固T型钢3和加固钢柱2包裹在其内部，从而在输电塔角钢6的两肢的内外两侧同时提供支持力，进一步提高了输电塔结构的刚度与承载能力，从而达到对输电塔角钢6进行防弯扭加固的技术效果。所以本申请的一种防弯扭失稳的输电塔加固装置具有突出的防弯扭作用，又具有足够的稳定性，而且结构简单，安装简便，成本低廉。本发明的一种防弯扭失稳的输电塔加固装置为一种套筒式加固结构，其通过在原输电塔角钢6的周围用构件进行约束，从而达到加固的效果。

在一些实施例中，请参阅图1，加固槽钢1包括：槽钢腹板101和两个槽钢翼缘102，两个槽钢翼缘102与槽钢腹板101固定连接且位于槽钢腹板101的两侧；加固T型钢3包括：T型钢腹板301和T型钢翼缘302；两个槽钢翼缘102分别与两个T型钢腹板301相贴合，槽钢腹板101与加固钢柱2相贴合，T型钢翼缘302与输电塔角钢6的外壁相贴合。

本实施例中，输电塔角钢6的两肢与两个T型钢翼缘302完全贴合，这样就可以使该防弯扭失稳的输电塔加固装置中的两个T型钢腹板301在提供支持力的同时又没有直接接触到原输电塔角钢6，进一步地防止了加固T型钢3对输电塔角钢6造成磨损。

在一些实施例中，请参阅图1，T型钢腹板301分别与加固外连接板4和槽钢翼缘102固定连接。

本实施例中，T型钢腹板301的端部位于加固外连接板4和槽钢翼缘102之间，加固外连接板4的端部与两T型钢腹板301以及槽钢翼缘102的端部通过螺栓5连接，槽钢翼缘102的端部和加固外连接板4的端部均设有弯折部，为了能够更加方便地与T型钢翼缘302相连接。

在一些实施例中，请参阅图1，T型钢腹板301位于加固外连接板4和槽钢翼缘102所成角的角平分线上。

本实施例中，T型钢腹板301与T型钢翼缘302保持垂直，T型钢翼缘302与输电塔角钢6的两肢相贴合。由于T型钢腹板301位于加固外连接板4和槽钢翼缘102所成角的角平分线上，所以当T型钢腹板301受到输电塔角钢6的作用力时，能够尽可能降低对加固外连接板4和槽钢翼缘102造成的弯曲变形。

在一些实施例中，请参阅图1，加固钢柱2与槽钢腹板101通过连接件固定连接。

本实施例中，槽钢腹板101的中部设置有螺栓5孔，在加固钢柱2与槽钢腹板101的接触面上也排布有螺栓5孔，通过螺栓5把加固钢柱2与加固槽钢1连接起来。

在一些实施例中，请参阅图1，T型钢翼缘302的两端分别抵靠在加固槽钢1和加固外连接板4上。

本实施例中，T型钢翼缘302的长度尺寸大于输电塔角钢6的两肢的长度尺寸。输电塔角钢6的两肢端部恰好抵在加固槽钢1与T型钢翼缘302的相交处。

在一些实施例中，请参阅图1，加固钢柱2的截面形状为等腰直角三角形，加固钢柱2的斜边与槽钢腹板101保持平行。

本实施例中，加固钢柱2的斜边与槽钢腹板101保持平行，即加固钢柱2的直角边与输电塔角钢6的两肢保持垂直。两个T型钢腹板301也垂直于输电塔角钢6的两肢。

在一些实施例中，请参阅图2，加固钢柱2的角部设有安装平面201，安装平面201分别与槽钢腹板101和输电塔角钢6的两肢相贴合。

本实施例中，通过在加固钢柱2的三个角部设置安装平面201，从而增大了加固钢柱2与槽钢腹板101和输电塔角钢6的两肢的接触面积。

由于在加固钢柱2的三个角部设置了安装平面201，所以加固钢柱2的横截面的外边缘为六边形，其外边缘对应三条长边和三条短边。

输电塔角钢6位于两个加固T型钢3与加固钢柱2之间，输电塔角钢6的两肢的外侧与T型钢翼缘302完全贴合，输电塔角钢6的内侧与加固钢柱2外边缘的两条短边相贴合，加固钢柱2的另一条短边与槽钢腹板101的内侧相贴合且通过螺栓5连接。输电塔角钢6的两肢与加固钢柱2的两条长边呈垂直关系。

在一些实施例中，请参阅图1，加固外连接板4与槽钢翼缘102保持垂直。

在一些实施例中，加固槽钢1、加固钢柱2、加固T型钢3和加固外连接板4的材质为Q345或Q420。

本实施例中，Q345是一种钢材的材质。它是低合金钢(C<0.2％)，广泛应用于建筑，桥梁、车辆、船舶、压力容器等。Q代表的是这种材质的屈服强度，后面的345，就是指这种材质的屈服值，在345兆帕左右。

Q345综合力学性能良好，低温性能尚可，塑性和焊接性良好，用做中低压容器、油罐、车辆、起重机、矿山机械、电站、桥梁等承受动载荷的结构、机械零件、建筑结构、一般金属结构件，热轧或正火状态使用，可用于-40℃以下寒冷地区的各种结构。

Q420，是一种低合金高强度结构钢。Q420具有高的强度，良好的抗疲劳性能；高韧性和低的脆性转变温度；良好的冷成型性能和焊接性能；具有较好的抗腐蚀性能和一定的耐磨性能。强度高，特别是在正火或正火加回火状态有较高的综合力学性能。

在对本申请的输电塔加固装置安装前，应先确定要加固的输电塔角钢6的宽度与厚度，根据输电塔结构的角钢参数来确定本申请的防弯扭失稳的输电塔加固装置(简称输电塔加固装置)中各部分的钢材长度与宽度，在本申请的输电塔加固装置安装时，先把加固钢柱2和加固槽钢1用螺栓5连接好，再把本申请的输电塔加固装置中的各个构件提升到输电塔角钢6需要加固的部分，将加固槽钢1、两个加固T型钢3和加固外连接板4扣合起来，使其分别位于输电塔角钢6的内外两侧，并保证该输电塔加固装置与输电塔角钢6完全贴紧，最后将加固槽钢1、加固T型钢3和加固外连接板4连接端的螺栓5分别拧好，从而把本申请的输电塔加固装置顺利地安装在要加固的输电塔角钢6处。

本发明的输电塔加固装置的工作过程为：当输电塔角钢6上作用有由内向外的弯矩时，本申请的输电塔加固装置的两个加固T型钢3会对输电塔角钢6的两肢起到支撑作用，另外由于加固外连接板4具有一定的刚度，会阻止两个加固T型钢3的位移与形变，从而阻止了输电塔角钢6向外弯曲。当输电塔角钢6上作用有由外向内的弯矩时，本申请的输电塔加固装置的加固钢柱2同样会对输电塔角钢6起到支撑作用，且加固槽钢1的槽钢腹板101会限制加固钢柱2的位移与形变，另外由于输电塔角钢6的两端抵在加固槽钢1的槽钢腹板101与两个T型钢翼缘302的相交处，所以会阻止输电塔角钢6向内弯曲。当输电塔角钢6上作用有扭矩时，输电塔角钢6外侧的两个加固T型钢3，以及输电塔角钢6内侧的加固钢柱2均会为其提供支撑作用，而且外部有加固槽钢1和加固外连接板4扣合并连接，会进一步地限制本申请的输电塔加固装置中的其他构件和输电塔角钢6产生位移与变形，从而有效地阻止了输电塔角钢6的扭转。

除此之外，在输电塔承受荷载发生变形或位移时，由于本申请的输电塔加固装置会对输电塔角钢6提供支持，而且本申请的输电塔加固装置内的两个加固T型钢3的T型钢腹板301与输电塔角钢6的两肢垂直，加固钢柱2的两条长边与输电塔角钢6的两肢也呈垂直关系，这样的设计使本申请的输电塔加固装置有效提升了输电塔角钢6加固部分的抗弯刚度和抗扭刚度，使输电塔角钢6可以承受更大的弯矩和扭矩，同时也避免了输电塔加固装置中的构件材料性能的浪费，所以本申请的输电塔加固装置具有出色的防弯扭效果。

另外，本申请的输电塔加固装置与输电塔角钢6之间构成了若干个三角形结构，且本申请的输电塔加固装置与输电塔角钢6组成的横截面内部有较多的空心面积，在具备质量轻的特点的同时，也提高了整体结构的稳定性。输电塔角钢6的两肢与两个加固T型钢3和T型钢翼缘302完全贴合，所以本申请的输电塔加固装置中的T型钢腹板301既为输电塔角钢6提供了支持，又没有直接接触到输电塔角钢6，进一步地防止了本申请的输电塔加固装置中的两个加固T型钢3对输电塔角钢6造成磨损。另外在输电塔角钢6外侧设置的两个加固T型钢3的T型钢翼缘302的边长比输电塔角钢6的两肢的长度大，通过增大截面的方法使被加固部分的输电塔角钢6具有了更强的承载能力。

本申请的输电塔加固装置中，在输电塔角钢6的外侧，用螺栓5把加固槽钢1、两个加固T型钢3的T型钢腹板301和加固外连接板4相连，在输电塔角钢6的内侧，用螺栓5把加固槽钢1的槽钢腹板101与加固钢柱2相连，这样的设计可以使本发明在不用对输电塔角钢6进行打孔或焊接的前提下，把本申请的输电塔加固装置稳固安装在输电塔角钢6上，并且便于拆卸维修，具有结构合理、成本低廉、安装方便、性能优越等优点。

在一些实施例中，请参阅图3，T型钢翼缘302上安装有支撑杆303，支撑杆303的自由端抵靠在槽钢翼缘102和/或加固外连接板4上。本实施例中，支撑杆303的数量为两个，布置在T型钢腹板301的两侧。支撑杆303与T型钢腹板301相互垂直。通过在T型钢翼缘302上安装支撑杆303，从而提升了加固T型钢3的抗弯刚度，抵消一部分槽钢翼缘102对螺栓5施加的作用力，避免螺栓5因剪切力过大而发生断裂。T型钢翼缘302上开设有与支撑杆303配合安装的燕尾槽，无需使用螺钉，安装结构简单，操作方便。为了提升支撑杆303与T型钢翼缘302的连接强度，还可以在支撑杆303与T型钢翼缘302的连接端进行周圈焊接。

在一些实施例中，请参阅图4，支撑杆303包括固定杆304、伸缩杆305和压缩弹簧306；固定杆304与T型钢翼缘302固定连接，固定杆304的内部设有与伸缩杆305滑动配合的导向滑槽307，伸缩杆305的一端位于该导向滑槽307内并且可以沿其自身轴向运动，压缩弹簧306位于该导向滑槽307内，并对伸缩杆305施加朝向外侧的作用力，使伸缩杆305抵靠在槽钢翼缘102和/或加固外连接板4上。伸缩杆305的端部设有用于安装压缩弹簧306的凹腔，压缩弹簧306的另一端抵靠在导向滑槽307的内侧壁上。当T型钢翼缘302受到输电塔角钢6的作用力而向支撑杆303的一侧发生弯曲变形时，伸缩杆305相对固定杆304向靠近固定杆304的一侧移动，压缩弹簧306受压缩发生变形，从而起到一定的缓冲作用，避免对槽钢翼缘102和/或加固外连接板4造成较大的作用力。当T型钢翼缘302所受到的输电塔角钢6的作用力消失后，压缩弹簧306借助其自身弹力，对伸缩杆305和固定杆304施加反向的作用力，从而对T型钢翼缘302起到一定的修复作用，降低T型钢翼缘302的弯曲变形量，延长加固T型钢3的使用寿命。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种防弯扭失稳的输电塔加固装置，其特征在于，包括：加固槽钢、加固钢柱、两个加固T型钢和加固外连接板，所述加固外连接板分别与所述加固槽钢的两自由端固定连接，所述加固外连接板与所述加固槽钢围设形成用于容纳所述加固钢柱和两个所述加固T型钢的矩形腔体；两个所述加固T型钢与所述加固槽钢围设形成用于容纳输电塔角钢的三角形腔体，所述加固钢柱和所述加固T型钢分别位于输电塔角钢的两肢的内外两侧；

所述加固槽钢包括：槽钢腹板和两个槽钢翼缘，两个所述槽钢翼缘与所述槽钢腹板固定连接且位于所述槽钢腹板的两侧；所述加固T型钢包括：T型钢腹板和T型钢翼缘；两个所述槽钢翼缘分别与两个所述T型钢腹板相贴合，所述槽钢腹板与所述加固钢柱相贴合，所述T型钢翼缘与输电塔角钢的外壁相贴合；

所述加固钢柱的截面形状为等腰直角三角形，所述加固钢柱的斜边与所述槽钢腹板保持平行；

所述T型钢翼缘上安装有支撑杆，所述支撑杆的自由端抵靠在所述槽钢翼缘和/或所述加固外连接板上；

所述支撑杆包括固定杆、伸缩杆和压缩弹簧；所述固定杆与所述T型钢翼缘固定连接，所述固定杆的内部设有与所述伸缩杆滑动配合的导向滑槽，所述伸缩杆的一端位于所述导向滑槽内并且可以沿其自身轴向运动，所述压缩弹簧位于所述导向滑槽内，并对所述伸缩杆施加朝向外侧的作用力，使所述伸缩杆抵靠在所述槽钢翼缘和/或所述加固外连接板上，所述伸缩杆的端部设有用于安装所述压缩弹簧的凹腔，所述压缩弹簧的另一端抵靠在所述导向滑槽的内侧壁上。

2.如权利要求1所述的一种防弯扭失稳的输电塔加固装置，其特征在于，所述T型钢腹板分别与所述加固外连接板和所述槽钢翼缘固定连接。

3.如权利要求2所述的一种防弯扭失稳的输电塔加固装置，其特征在于，所述T型钢腹板位于所述加固外连接板和所述槽钢翼缘所成角的角平分线上。

4.如权利要求1所述的一种防弯扭失稳的输电塔加固装置，其特征在于，所述加固钢柱与所述槽钢腹板通过连接件固定连接。

5.如权利要求1所述的一种防弯扭失稳的输电塔加固装置，其特征在于，所述T型钢翼缘的两端分别抵靠在所述加固槽钢和所述加固外连接板上。

6.如权利要求1所述的一种防弯扭失稳的输电塔加固装置，其特征在于，所述加固钢柱的角部设有安装平面，所述安装平面分别与所述槽钢腹板和输电塔角钢的两肢相贴合。

7.如权利要求1所述的一种防弯扭失稳的输电塔加固装置，其特征在于，所述加固外连接板与所述槽钢翼缘保持垂直。

8.如权利要求1所述的一种防弯扭失稳的输电塔加固装置，其特征在于，所述加固槽钢、所述加固钢柱、所述加固T型钢和所述加固外连接板的材质为Q345或Q420。

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