CN114165098A - 一种基于防屈曲耗能的输电塔角钢加固装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于防屈曲耗能的输电塔角钢加固装置，涉及钢结构加固领域，针对目前输电塔角钢加固方式难以满足需求的问题，采用加固件与安装有阻尼伸缩件的抵压件进行组合加固，在加固件边沿通过连接件对接抵压件即可完成加固，方便实施对角钢的加固；利用阻尼伸缩件吸收角钢的循环载荷，从而降低对角钢的疲劳损伤，包括加固件、抵压件和阻尼伸缩件，加固件为弯折板，加固件与抵压件之间形成加固部，抵压件包括弹性板及弹性板两端分别连接的抵压板，抵压板通过连接件连接加固件，弹性板为弧形板且凸起面朝向加固件，同一抵压件的不同抵压板之间连接阻尼伸缩件。

Description

一种基于防屈曲耗能的输电塔角钢加固装置

技术领域

本发明涉及钢结构加固领域，具体涉及一种基于防屈曲耗能的输电塔角钢加固装置。

背景技术

角钢作为一种重要的承力构件，被广泛应用于钢结构工程建设中，尤其是作为结构主材和斜材，在角钢塔和角钢-圆管组合塔中发挥着不可替代的作用。角钢构件长时间处于自然环境中易发生锈蚀，在飓风荷载和地震作用等恶劣环境下易产生不同程度的变形或损伤，导致输电塔整体承载力较低和刚度下降，对于一些服役时间已超过使用年限和损伤杆件较多但仍能继续承载的输电塔而言，其因在整个电网工程中占比较大，拆除重建势必造成极大的时间与财力浪费，造成巨大损失。可以对输电塔等输电塔进行加固补强，而传统的加固方式往往需要对原角钢进行钻孔或焊接，操作难度大，易导致角钢截面削弱和受力时发生应力集中，且形式大多数为型钢和被加固角钢之间的锚固，未考虑角钢承受循环荷载时的能量减损。

目前已经提出了多种对角钢的加固方式，并进行了真型试验验证，如T型加固、Y型加固及FRP新材料加固，但其加固形式较为死板，且抱箍形式复杂，对于位于输电塔等输电塔中上部的角钢进行加固时，安装实施较为困难；难以满足构件加工及现场作业的需求，但简单的抱箍形式需要消耗大量材料，不钻孔且不焊接又很难保证承载力的有效提高；另外，角钢在输电塔受外力作用时，由于输电塔本身的弹性形变，会在角钢位置产生循环载荷，并且循环荷载下角钢存在疲劳损害的问题，而目前的角钢加固方式并不能有效解决循环载荷对角钢损伤的影响，难以满足输电塔对加固方式的需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种基于防屈曲耗能的输电塔角钢加固装置及输电塔，采用加固件与安装有阻尼伸缩件的抵压件进行组合加固，在加固件边沿通过连接件对接抵压件即可完成加固，方便实施对角钢的加固；利用阻尼伸缩件吸收角钢的循环载荷，从而降低对角钢的疲劳损伤。

本发明的第一目的是提供一种基于防屈曲耗能的输电塔角钢加固装置，采用以下技术方案：

包括加固件、抵压件和阻尼伸缩件，加固件为弯折板，加固件与抵压件之间形成加固部，抵压件包括弹性板及弹性板两端分别连接的抵压板，抵压板通过连接件连接加固件，弹性板为弧形板且凸起面朝向加固件，同一抵压件的不同抵压板之间连接阻尼伸缩件。

进一步地，所述阻尼伸缩件包括阻尼块和阻尼杆，阻尼块上设有阻尼孔，阻尼杆一端铰接抵压板，另一端同轴滑动配合阻尼孔。

进一步地，所述阻尼块朝向不同抵压板方向分别设有阻尼孔，阻尼孔与阻尼杆一一对应配合，阻尼孔与阻尼杆的接触位置设有阻尼层。

进一步地，所述抵压板与阻尼块之间连接有呈弧形的弹性条，弹性条一端连接抵压板，另一端连接阻尼块。

进一步地，所述阻尼块上设有连接孔，弹性条一端插入连接孔内。

进一步地，每个抵压板上依次间隔连接有多个弹性条，两个抵压板所对应的弹性条对称布置。

进一步地，所述加固件包括端部对接的第一板和第二板，同一抵压件的一个抵压板与第一板相对间隔布置，另一个抵压板与第二板相对间隔布置。

进一步地，所述抵压板远离弹性板一侧的边沿通过多个连接件连接第一板边沿或第二板边沿。

进一步地，所述弹性板对应弧线轨迹的两端分别连接抵压板，沿加固部对应待加固角钢的轴向上，弹性板与抵压板等长布置。

本发明的第二目的是提供一种输电塔，利用如上所述的基于防屈曲耗能的输电塔角钢加固装置，沿加固部对应待加固角钢的轴向上，多个基于防屈曲耗能的输电塔角钢加固装置依次布置。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

(1)针对目前输电塔角钢加固方式难以满足需求的问题，采用加固件与安装有阻尼伸缩件的抵压件进行组合加固，在加固件边沿通过连接件对接抵压件即可完成加固，方便实施对角钢的加固；利用阻尼伸缩件吸收角钢的循环载荷，从而降低对角钢的疲劳损伤。

(2)采用装配式的加固方式，避免在被加固角钢上打孔、焊接等损伤操作，从而避免了对被加固角钢的截面削弱以及应力集中问题，能够灵活适应各种型号、规格的被加固角钢，通过多重加固结构有效提高被加固角钢的承载能力，改善被加固角钢的刚性，结合其便捷的装配式安装，提高加固位置高空施工作业时的安全性。

(3)阻尼伸缩件、加固件和弹性条实现对角钢的多重加固，使得被加固角钢在受力时与加固装置协同受力，利用阻尼伸缩件内部的摩擦阻尼作用以及弹性条的弹性作用抵抗被加固角钢的循环荷载，减少被加固角钢的疲劳破坏。

(4)阻尼块与阻尼杆之间通过阻尼孔配合，利用阻尼孔内的阻尼层形成滑动阻尼作用，其形成的阻尼伸缩件铰接于两个抵压板之间，加固抵压板位置并能够通过阻尼伸缩作用实现吸收循环荷载，在受到较大压力时收缩，吸收应力，并在应力解除后回弹，将吸收的应力释放，达到防护效果。

(5)在阻尼块与抵压板之间增加弹性条，弹性条一端与阻尼块内的通孔连接，形成弹性阻力作用，提高两个抵压板之间对循环荷载的抵抗能力。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例1或2中角钢加固装置的截面示意图；

图2为本发明实施例1或2中阻尼块的剖面示意图；

图3为本发明实施例1或2中抵压板的结构示意图；

图4为本发明实施例1或2中弹性条的结构示意图；

图5为本发明实施例1或2中角钢加固装置安装于被加固角钢的示意图。

图中，1加固件；2被加固角钢；3连接件；4抵压板；5阻尼块；6弹性条；7阻尼杆；8铰链；9弹性条突起；10连接孔突起；11阻尼层；12弹性板。

具体实施方式

实施例1

本发明的一个典型实施例中，如图1-图5所示，给出一种基于防屈曲耗能的输电塔角钢加固装置。

针对目前输电塔角钢加固方式难以满足需求的问题，提供一种基于防屈曲耗能的输电塔角钢加固装置，利用装配式的加固部件，加固件1与安装有阻尼伸缩件的抵压件进行组合加固，在加固件1边沿通过连接件3对接抵压件即可完成加固，方便实施对角钢的加固；利用阻尼伸缩件吸收角钢的循环载荷，从而降低对角钢的疲劳损伤。

所述基于防屈曲耗能的输电塔角钢加固装置，主要包括加固件1、抵压件和阻尼耗能装置，加固件1为适应被加固角钢2形状的弯折板，如图1、图3所示，加固件1也为角钢形状的结构，其规格大于被加固角钢2的规格，在加固件1贴合被加固角钢2外侧时，使得加固件1两侧翼板能够露出被加固角钢2的翼板外，便于连接抵压件形成加固结构。

抵压件包括弹性板12和抵压板4，弹性板12的两端分别连接有抵压板4，抵压板4贴合被加固角钢2内侧时，抵压板4一端露出被加固角钢2的翼板外，从而配合连接件3对接加固件1；弹性板12为弧形板且凸起面朝向加固件1，同一抵压件的不同抵压板4之间连接阻尼耗能装置。

所述阻尼耗能装置包括阻尼伸缩件和弹性条6，其中阻尼伸缩件包括阻尼块5和阻尼杆7，阻尼块5上设有阻尼孔，阻尼杆7一端铰接抵压板4，另一端同轴滑动配合阻尼孔，形成滑动阻尼作用；抵压板4与阻尼块5之间连接有呈弧形的弹性条6，弹性条6一端连接抵压板4，另一端连接阻尼块5。

如图1所示，所述的加固件1在边缘打孔，置于被加固角钢2外侧，抵压板4在一边的相同位置打孔并对称放置于被加固角钢2内侧，与加固件1使用连接件3连接，另外一端与弹性板12提前焊接。

阻尼杆7一端通过铰链8与抵压板4铰接连接，另一端表面涂有黏弹性材料并设置于阻尼块5内，使其在一定范围内可以相对运动；弹性条6的一端焊接在抵压板4上，阻尼块5上设有连接孔，弹性条6远离抵压板4的一端插入连接孔内

所述的加固件1贴合放置于被加固角钢2外侧，在边沿上间隔一定距离打孔，加固件1尺寸大于被加固角钢2。

采用装配式的加固方式，避免在被加固角钢2上打孔、焊接等损伤操作，从而避免了对被加固角钢2的截面削弱以及应力集中问题，能够灵活适应各种型号、规格的被加固角钢2。

通过多重加固结构有效提高被加固角钢2的承载能力，改善被加固角钢2的刚性，结合其便捷的装配式安装，提高加固位置高空施工作业时的安全性。

如图2、图3所示，所述的抵压板4的一边间隔一定距离打孔形成配合连接件3的配合孔，板上焊接多个耳板和弹性条6，耳板配合销轴形成铰链8，弹性条6焊接在抵压板4中间，具体位置与阻尼块5对应。

所述的抵压板4对称放置在被加固角钢2内侧，设置有耳板的一侧远离被加固角钢2翼板，配合孔与加固件1使用连接件3连接，抵压板4一端与弹性板12提前焊接。

抵压板4远离弹性板12一侧的边沿通过多个连接件3连接第一板边沿或第二板边沿，多个连接件3对应多个配合孔实现抵压板4与加固件1的连接。

每个抵压板4上依次间隔连接有多个弹性条6，两个抵压板4所对应的弹性条6对称布置。

如图4所示，在本实施例中，所述的弹性条6使用软钢制成，在受力条件下可以一定程度弯曲，钢条截面为矩形，轴线为两个圆弧光滑对接而成的平滑曲线；一端焊接在抵压板4上，另外一端设置部分弹性条突起9，突起方向朝弹性条6的末端；弹性条突起9对称布置，对称的弹性条突起9可以保证弹性条6在连接孔内相对移动的情况下不会脱出。

所述的阻尼杆7一端开孔，与抵压板4上的耳板进行连接件3连接，使其铰接，另一端涂抹粘弹性材料并置于阻尼块5。

所述的阻尼块5可以根据需求选择相应的材料制作，在其两侧开设阻尼孔，对应阻尼杆7配合，阻尼块5顶面开设连接孔，连接孔的位置与固定在抵压板4上的弹性条6对应。

所述阻尼块5朝向不同抵压板4方向分别设有阻尼孔，阻尼孔与阻尼杆7一一对应配合，阻尼孔与阻尼杆7的接触位置设有阻尼层11。

在本实施例中，所述的阻尼块5两侧布置的阻尼孔对称，每侧均布置有至少一个阻尼孔，在本实施例中，如图5所示，阻尼块5两侧分别设置有多个阻尼孔，并分别配合阻尼杆7形成阻尼伸缩结构。

所述阻尼孔内加入粘弹性材料，形成阻尼层11，为阻尼孔、阻尼杆7之间的相对滑动提供阻力；阻尼块5顶部所设置的连接孔的孔壁上设有连接孔突起10，阻挡弹性条6凸起以限制弹性条6变形滑出。

承受荷载时，通过阻尼块5内阻尼杆7与阻尼层11的黏弹性材料的摩擦作用，减弱被加固角钢2的疲劳破坏，延长被加固角钢2的使用寿命。

阻尼伸缩件、加固件1和弹性条6实现对角钢的多重加固，使得被加固角钢2在受力时与加固装置协同受力，利用阻尼伸缩件内部的摩擦阻尼作用以及弹性条6的弹性作用抵抗被加固角钢2的循环荷载，减少被加固角钢2的疲劳破坏。

具有多重加固效果，加固完成后，外侧的加固件1角钢首先受力，再与被加固角钢2协同作用，随之阻尼耗能装置对应的阻尼伸缩件和弹性条6也进入工作状态。

所述的加固件1通长布置，由抵压件和加固件1对角钢进行加固，抵压板4上的开孔应与耳板及焊接位置交错，避免局部应力过大。弹性板12对应弧线轨迹的两端分别连接抵压板4，沿加固部对应待加固角钢的轴向上，弹性板12与抵压板4等长布置。

如图5所示，在本实施例中，加固件1包括端部对接的第一板和第二板，同一抵压件的一个抵压板4与第一板相对间隔布置，另一个抵压板4与第二板相对间隔布置；在被加固角钢2的弯折位置角度为90°时，第一板和第二板的夹角也为适应性的90°，其他角度以此类推。

可以理解的是，采用的加固装置灵活多变、适应性强，能够改善被加固角钢2的抗弯性能并提高局部和整体稳定性，减小被加固角钢2在荷载作用下的变形。

除了应用于输电塔外，该加固装置还可用于高耸、体型复杂、承担往复荷载和安全性要求高的钢结构构筑物，安装位置灵活，施工简易，在风荷载、地震作用及往复荷载下仍能保证结构满足所要求的安全性和耐久性，能够产生较好的社会效益和经济效益。

实施例2

本发明的另一个实施例中，如图1-图5所示，给出一种输电塔。

所述输电塔的角钢加固时利用如上所述的基于防屈曲耗能的输电塔角钢加固装置，沿加固部对应待加固角钢的轴向上，多个基于防屈曲耗能的输电塔角钢加固装置依次布置。

阻尼块5与阻尼杆7之间通过阻尼孔配合，利用阻尼孔内的阻尼层11形成滑动阻尼作用，其形成的阻尼伸缩件铰接于两个抵压板4之间，加固抵压板4位置并能够通过阻尼伸缩作用实现吸收循环荷载，在受到较大压力时收缩，吸收应力，并在应力解除后回弹，将吸收的应力释放，达到防护效果。

避免了对被加固角钢2的截面损坏，避免了对被加固角钢2的截面削弱及应力集中，使用装配式原理，全程无需焊接，施工简单，孔径及螺母尺寸可在适当范围内变化，适应多种环境。

尤其在应用于输电塔时，考虑到被加固角钢2往往处于结构的高层部位，通过装配式快速施工可有效提高施工作业的安全性，装配工艺简单且施工便捷，相比于传统加固形式有显著的优越性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于防屈曲耗能的输电塔角钢加固装置，其特征在于，包括加固件、抵压件和阻尼伸缩件，加固件为弯折板，加固件与抵压件之间形成加固部，抵压件包括弹性板及弹性板两端分别连接的抵压板，抵压板通过连接件连接加固件，弹性板为弧形板且凸起面朝向加固件，同一抵压件的不同抵压板之间连接阻尼伸缩件。

2.如权利要求1所述的基于防屈曲耗能的输电塔角钢加固装置，其特征在于，所述阻尼伸缩件包括阻尼块和阻尼杆，阻尼块上设有阻尼孔，阻尼杆一端铰接抵压板，另一端同轴滑动配合阻尼孔。

3.如权利要求2所述的基于防屈曲耗能的输电塔角钢加固装置，其特征在于，所述阻尼块朝向不同抵压板方向分别设有阻尼孔，阻尼孔与阻尼杆一一对应配合，阻尼孔与阻尼杆的接触位置设有阻尼层。

4.如权利要求2或3所述的基于防屈曲耗能的输电塔角钢加固装置，其特征在于，所述抵压板与阻尼块之间连接有呈弧形的弹性条，弹性条一端连接抵压板，另一端连接阻尼块。

5.如权利要求4所述的基于防屈曲耗能的输电塔角钢加固装置，其特征在于，所述阻尼块上设有连接孔，弹性条一端插入连接孔内。

6.如权利要求4所述的基于防屈曲耗能的输电塔角钢加固装置，其特征在于，每个抵压板上依次间隔连接有多个弹性条，两个抵压板所对应的弹性条对称布置。

7.如权利要求1所述的基于防屈曲耗能的输电塔角钢加固装置，其特征在于，所述加固件包括端部对接的第一板和第二板，同一抵压件的一个抵压板与第一板相对间隔布置，另一个抵压板与第二板相对间隔布置。

8.如权利要求7所述的基于防屈曲耗能的输电塔角钢加固装置，其特征在于，所述抵压板远离弹性板一侧的边沿通过多个连接件连接第一板边沿或第二板边沿。

9.如权利要求1所述的基于防屈曲耗能的输电塔角钢加固装置，其特征在于，所述弹性板对应弧线轨迹的两端分别连接抵压板，沿加固部对应待加固角钢的轴向上，弹性板与抵压板等长布置。

10.一种输电塔，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的基于防屈曲耗能的输电塔角钢加固装置，沿加固部对应待加固角钢的轴向上，多个基于防屈曲耗能的输电塔角钢加固装置依次布置。

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