CN113982358A - 一种夹具式老旧线路铁塔提高覆冰扭转刚度改造办法 - Google Patents

一种夹具式老旧线路铁塔提高覆冰扭转刚度改造办法 Download PDF

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毛先胤
马晓红
曾华荣
班国邦
戴万武
李玉芬
胡定林
袁勇
付同福
张露松
杨柳青
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Abstract

本发明公开了一种夹具式老旧线路铁塔提高覆冰扭转刚度改造办法,包括:步骤1、计算出铁塔不均匀覆冰工况组合下的电气荷载效应;步骤2、根据电气荷载效应,计算得出铁塔塔身抗扭刚度不满足不均匀覆冰受扭承载能力要求的部位;步骤3、针对铁塔塔身抗扭刚度不满足不均匀覆冰受扭承载能力要求的部位,利用改造装置进行加固改造。本发明在不进行原塔全部拆除更换或者新立铁塔的基础上,对老旧线路铁塔塔身覆冰抗扭刚度不足位置进行局部补强改造,既能够节约投资造价、减少停电时间,又能有效提高铁塔整体防冰承载能力;同时本发明采用夹具式螺栓连接,能够有效降低高空焊接、螺栓钻孔的施工作业难度及工作量,具备安装简便,可实施性强的特点。

Description

一种夹具式老旧线路铁塔提高覆冰扭转刚度改造办法
技术领域
本专利涉及一种夹具式老旧线路铁塔提高覆冰扭转刚度改造办法,属于架空输电线路工程领域。
背景技术
输电线路严重覆冰倒塔对电网及社会造成巨大影响。近年电力行业在分析研究输电线路覆冰倒塔破坏机理并总结经验教训的基础上,将设计标准较以前作出了显著提高,从而确保输电线路运行安全可靠;然而在目前运行的输电线路中,仍然有大量线路铁塔是老旧设计建设的,这部分铁塔冬季覆冰严重时,由于线路塔位所处的地形高差、两侧档距、塔位前后侧垂直档距(弧垂最低点)及塔的前后档覆冰厚度及覆冰位置不同时,将会产生纵向张力差,进而增大铁塔所承受的张力差,导致铁塔整体处于受扭转的趋势,存在因铁塔受扭而塔身折断破坏的可能性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种夹具式老旧线路铁塔提高覆冰扭转刚度改造办法,在不进行原塔整基更换的基础上,提高铁塔覆冰扭转刚度,以解决高寒山区因冬季不均匀覆冰而导致铁塔塔身扭转破坏的问题。
本发明的技术方案是:一种夹具式老旧线路铁塔提高覆冰扭转刚度改造办法,所述方法包括以下步骤:
步骤1、计算出铁塔不均匀覆冰工况组合下的电气荷载效应;
步骤2、根据电气荷载效应,计算得出铁塔塔身抗扭刚度不满足不均匀覆冰受扭承载能力要求的部位;
步骤3、针对铁塔塔身抗扭刚度不满足不均匀覆冰受扭承载能力要求的部位,利用改造装置进行加固改造。
优选地,步骤1所述计算出铁塔不均匀覆冰工况组合下的电气荷载效应包括:根据《重冰架空线路设计技术规程》(DL/T 5440-2009)、《架空输电线路荷载规范》(DL/T 5551-2018)中计算原则及计算公式,根据老旧线路已建铁塔实际使用条件计算出铁塔不均匀覆冰工况组合下的电气荷载效应。
优选地,步骤2所述根据电气荷载效应,通过计算得出铁塔塔身抗扭刚度不满足不均匀覆冰受扭承载能力要求的部位应包括:根据所得电气荷载效应,按照空间桁架模型及结构力学计算方法计算出铁塔塔身受力情况,得到塔身抗扭刚度不满足不均匀覆冰受扭承载能力要求的部位。
优选地,步骤3所述针对铁塔塔身抗扭刚度不满足不均匀覆冰受扭承载能力要求的部位,利用改造装置进行加固改造,其所述改造装置安装实施方法如下:
在塔身抗扭刚度不满足不均匀覆冰受扭承载能力要求的部位的铁塔主材节间处增设四个夹具,四个外部连接构件于节间处互相连接并与夹具进行连接,两个内部连接构件的两端分别与呈对角的夹具连接,最终改造装置与铁塔主材形成封闭隔面结构。
优选地,所述改造装置组件包括:
夹具,由两块两块竖向钢板通过角焊缝连接方式同向焊接在水平钢板的两侧腰上构成,焊脚尺寸根据竖向钢板和水平钢板的厚度确定,当钢板厚<12mm时,最小焊脚尺寸≥5mm,当钢板厚≥12mm时,最小焊脚尺寸≥6mm,竖向钢板中心处开设一个长圆孔,孔径d、水平段长度l,开孔尺寸为dxl,水平钢板中轴线位置开两个普通圆孔,孔径d,开孔端距>1.5d,开孔中心距>2d;钢板制孔工艺均采用钻孔;
外部连接构件,由制弯焊接的角钢构件组成,角钢一肢上留设两个长圆孔及四个普通圆孔,开孔位置根据角钢规格,按照单排孔准线位置确定,角钢另一肢开局部切口,根据实际使用长度进行现场制弯焊接,外部角钢构件长细比为200;
内部连接构件,由角钢构件组成,角钢一肢上留设两个普通圆孔,开孔位置根据角钢规格,按照单排孔准线位置确定,开孔端距>1.5d,开孔中心距>2d,内部角钢构件长细比为200。
优选地,夹具与外部连接构件、内部连接构件均采用螺栓进行连接;夹具与外部连接构件的螺栓孔为长圆孔。
优选地,其特征在于:螺栓采用双螺母双垫片形式,螺栓拧紧力矩符合如下规定:
6.8级M16螺栓:145-193N·m;
6.8级M20螺栓:282-376N·m。
优选地,所有构件及螺栓生产制造时均采用热镀锌工艺。
本发明的有益效果:本发明在不进行原塔全部拆除更换或者新立铁塔的基础上,对老旧线路铁塔塔身覆冰抗扭刚度不足位置进行局部补强改造,既能够节约投资造价、减少停电时间,又能有效提高铁塔整体防冰承载能力;解决了现有输电线路中老旧铁塔冬季不均匀覆冰严重时,铁塔塔身抗扭能力较弱的问题。同时本发明采用夹具式螺栓连接,基于输电铁塔覆冰危险点多位于高山大岭之上,现场交通不便,水电不通的特点,夹具式螺栓连接能够有效降低高空焊接、螺栓钻孔的施工作业难度及工作量,具备安装简便,可实施性强的特点。
附图说明
图1为本发明铁塔塔身及改造办法实施示意图;
图2为本发明夹具式加固装置与铁塔主材连接示意图;
图3为本发明夹具三视图;
图4为本发明外部连接构件加工示意图;
附图标记说明:
1、夹具式老旧线路铁塔提高覆冰扭转刚度改造办法实施部位,2、塔身主材,3、塔身斜材,4、夹具,5、外部连接构件,6、内部连接构件,7、长圆孔,8、普通圆孔,9、螺栓,10、竖向钢板,11、水平钢板。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施实例1:参考图1至图4,一种夹具式老旧线路铁塔提高覆冰扭转刚度改造办法,所述方法包括以下步骤:
步骤1、计算出铁塔不均匀覆冰工况组合下的电气荷载效应;
步骤2、根据电气荷载效应,计算得出铁塔塔身抗扭刚度不满足不均匀覆冰受扭承载能力要求的部位;
步骤3、针对铁塔塔身抗扭刚度不满足不均匀覆冰受扭承载能力要求的部位,利用改造装置进行加固改造。
优选地,步骤1所述计算出铁塔不均匀覆冰工况组合下的电气荷载效应包括:按照老旧线路已建铁塔实际使用条件(即铁塔前后侧水平档距、垂直档距、代表档距、导地线类型及安全系数、设计覆冰厚度及设计风速),根据《重冰架空线路设计技术规程》(DL/T5440-2009)、《架空输电线路荷载规范》(DL/T 5551-2018)中计算原则及计算公式计算出铁塔不均匀覆冰工况组合下的电气荷载效应。
优选地,步骤2所述根据电气荷载效应,通过计算得出铁塔塔身抗扭刚度不满足不均匀覆冰受扭承载能力要求的部位应包括:根据所得电气荷载效应,按照空间桁架模型及结构力学计算方法计算出铁塔塔身受力情况,得到塔身抗扭刚度不满足不均匀覆冰受扭承载能力要求的部位。
优选地,步骤3所述针对铁塔塔身抗扭刚度不满足不均匀覆冰受扭承载能力要求的部位,利用改造装置进行加固改造,其所述改造装置安装实施方法如下:
在塔身抗扭刚度不满足不均匀覆冰受扭承载能力要求的部位的铁塔主材2节间处增设四个夹具4,四个外部连接构件5于节间处互相连接并与夹具4进行连接,两个内部连接构件6的两端分别与呈对角的夹具4连接,最终改造装置与铁塔主材2形成封闭隔面结构。
优选地,所述改造装置组件包括:
夹具4,由两块竖向钢板10通过角焊缝连接方式同向焊接在水平钢板11的两侧腰上构成,焊脚尺寸根据竖向钢板10和水平钢板11的厚度确定,当钢板厚<12mm时,最小焊脚尺寸≥5mm,当钢板厚≥12mm,最小焊脚尺寸≥6mm,竖向钢板10中心处开设一个长圆孔7,孔径d、水平段长度l,开孔尺寸为dxl,水平钢板11中轴线位置开两个普通圆孔8,孔径d,开孔端距>1.5d,开孔中心距>2d;钢板制孔工艺均采用钻孔,不得采用冲孔;
外部连接构件5,由制弯焊接的角钢构件组成,角钢一肢上留设两个长圆孔7及四个普通圆孔8,开孔位置根据角钢规格,按照单排孔准线位置确定,角钢另一肢开局部切口,根据实际使用长度进行现场制弯焊接,外部角钢构件长细比为200;
内部连接构件6,由角钢构件组成,角钢一肢上留设两个普通圆孔8,开孔位置根据角钢规格,按照单排孔准线位置确定,开孔端距>1.5d,开孔中心距>2d,内部角钢构件长细比为200。
优选地,夹具4与外部连接构件5、内部连接构6件均采用螺栓9进行连接;夹具4与外部连接构件5的螺栓孔为长圆孔7,安装夹具4时通过长圆孔7调节螺栓9在塔身主材2上的位置,用于避开铁塔节间的原有构件,以达到施工简便,降低对预制构件开孔位置精度要求高的效果。
优选地,螺栓9采用双螺母双垫片形式,用于增加螺栓与零件的接触面积,减小压力,防止螺栓9松动,起到保护零件和螺栓9的目的;螺栓拧紧力矩符合如下规定:
6.8级M16螺栓:145-193N•m;
6.8级M20螺栓:282-376N•m。
优选地,所有构件及螺栓9生产制造时均采用热镀锌工艺,使加固构件具有防腐功能。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种夹具式老旧线路铁塔提高覆冰扭转刚度改造办法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
步骤1、计算出铁塔不均匀覆冰工况组合下的电气荷载效应;
步骤2、根据电气荷载效应,计算得出铁塔塔身抗扭刚度不满足不均匀覆冰受扭承载能力要求的部位;
步骤3、针对铁塔塔身抗扭刚度不满足不均匀覆冰受扭承载能力要求的部位,利用改造装置进行加固改造。
2. 根据权利要求1所述的一种夹具式老旧线路铁塔提高覆冰扭转刚度改造办法,其特征在于,步骤1所述计算出铁塔不均匀覆冰工况组合下的电气荷载效应包括:根据《重冰架空线路设计技术规程》(DL/T 5440-2009)、《架空输电线路荷载规范》(DL/T 5551-2018)中计算原则及计算公式,根据老旧线路已建铁塔实际使用条件计算出铁塔不均匀覆冰工况组合下的电气荷载效应。
3.根据权利要求1所述的一种夹具式老旧线路铁塔提高覆冰扭转刚度改造办法,其特征在于,步骤2所述根据电气荷载效应,通过计算得出铁塔塔身抗扭刚度不满足不均匀覆冰受扭承载能力要求的部位应包括:根据所得电气荷载效应,按照空间桁架模型及结构力学计算方法计算出铁塔塔身受力情况,得到塔身抗扭刚度不满足不均匀覆冰受扭承载能力要求的部位。
4.根据权利要求1所述的一种夹具式老旧线路铁塔提高覆冰扭转刚度改造办法,其特征在于,步骤3所述针对铁塔塔身抗扭刚度不满足不均匀覆冰受扭承载能力要求的部位,利用改造装置进行加固改造,所述改造装置安装实施方法如下:
在塔身抗扭刚度不满足不均匀覆冰受扭承载能力要求的部位的铁塔主材(2)节间处增设四个夹具(4),四个外部连接构件(5)于节间处互相连接并与夹具(4)进行连接,两个内部连接构件(6)的两端分别与呈对角的夹具(4)连接,最终改造装置与铁塔主材(2)形成封闭隔面结构。
5.根据权利要求1所述的一种夹具式老旧线路铁塔提高覆冰扭转刚度改造办法,其特征在于,所述改造装置组件包括:
夹具(4),由两块竖向钢板(10)通过角焊缝连接方式同向焊接在水平钢板(10)的两侧腰上构成,焊脚尺寸根据竖向钢板(10)和水平钢板(11)的厚度确定,当钢板厚<12mm时,最小焊脚尺寸≥5mm,当钢板厚≥12mm时,最小焊脚尺寸≥6mm,竖向钢板(10)中心处开设一个长圆孔(7),孔径d、水平段长度l,开孔尺寸为dxl,水平钢板(11)中轴线位置开两个普通圆孔(8),孔径d,开孔端距>1.5d,开孔中心距>2d;钢板制孔工艺均采用钻孔;
外部连接构件(5),由制弯焊接的角钢构件组成,角钢一肢上留设两个长圆孔(7)及四个普通圆孔(8),开孔位置根据角钢规格,按照单排孔准线位置确定,角钢另一肢开局部切口,根据实际使用长度进行现场制弯焊接,外部角钢构件长细比为200;
内部连接构件(6),由角钢构件组成,角钢一肢上留设两个普通圆孔(8),开孔位置根据角钢规格,按照单排孔准线位置确定,开孔端距>1.5d,开孔中心距>2d,内部角钢构件长细比为200。
6.根据权利要求4所述的一种夹具式老旧线路铁塔提高覆冰扭转刚度改造办法,其特征在于,夹具(4)与外部连接构件(5)、内部连接构(6)件均采用螺栓(9)进行连接;夹具(4)与外部连接构件(5)的螺栓孔为长圆孔(7)。
7.根据权利要求4所述的一种夹具式老旧线路铁塔提高覆冰扭转刚度改造办法,其特征在于:螺栓(9)采用双螺母双垫片形式,螺栓拧紧力矩符合如下规定:
6.8级M16螺栓:145-193N·m;
6.8级M20螺栓:282-376N·m。
8.根据权利要求4所述的一种夹具式老旧线路铁塔提高覆冰扭转刚度改造办法,其特征在于:所有构件及螺栓(9)生产制造时均采用热镀锌工艺。
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