CN114232797A - 一种u型插板连接的中空夹层钢管节点 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种节点连接结构设计，具体为一种U型插板连接的中空夹层钢管节点；包括外层钢管、内层钢管和夹层混凝土，所述内层钢管套接在外层钢管内且为同心设置，所述内层钢管和外层钢管之间设有夹层混凝土，所述外层钢管的管壁上设有中央环板，支管与中央环板连接。其受力性能优于两种材料性能的简单叠加。这种结构能充分发挥和利用钢和混凝土材料的特点，在性能上达到优势互补。采用双层同心圆形钢管于两层钢管间环形部分灌注混凝土，但内钢管保持空心，利用中空的断面减轻柱体自重，并能满足劲度与强度需求，同时具有适度的侧向韧性，适用于输电塔、海洋平台及桥梁结构等。

Description

一种U型插板连接的中空夹层钢管节点
技术领域
本发明涉及一种节点连接结构设计，具体为一种U型插板连接的中空夹层钢管节点。
背景技术
带连接板钢管节点是高耸钢管塔结构中非常重要的构件，该节受多向轴力作用，力学机理复杂。对于节点板连接钢管节点的承载力，国内外进行了一些研究工作，如中国电力科学研究院在1000kV皖电东送项目中进行了节点板连接节点承载力的专项研究。各国也提出了一些设计规定，如日本铁塔协会的《输电线路钢管塔制作基准》和中国的《架空输电线路钢管塔节点及构造设计技术规定》等。
但由于钢管节点形式的复杂性，如十字型节点及采用的环板形式，造成在实际设计中对节点承载力取值的不确定。实际上，针对某具体的钢管节点实例，应该有对应的承载力设计指导公式。但一般设计规定中的钢管节点形式简单，并不能准确适用于用于项目设计中的某些具体节点形式(如十字型节点)。为了满足长距离、大功率的电力输送要求，建设特高压输变电工程势在必行。随着电压等级的提高和输电容量的增大，作用于铁塔的荷载以及自身的高度和跨度等均有较大程度的增加。
1000kV皖电东送输电线路对多个钢管塔进行了全尺寸试验。环形补板主要用于横担与主材的连接节点，可能承受拉力或压力。由于该节点十分重要，而横担拉压力较大，按日本规定“环形补强板承受相对荷载”进行节点设计，造成了该节点的设计困难，实际节点设计形式见图1、图2；由图中可见，为了保证该节点安全，设置了三道环板，导致节点构造非常复杂。
发明内容
为了解决这一问题，本发明提出了一种U型插板连接的中空夹层钢管节点，通过只设置一道环板也可满足承载力要求。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种U型插板连接的中空夹层钢管节点，包括外层钢管、内层钢管和夹层混凝土，所述内层钢管套接在外层钢管内且为同心设置，所述内层钢管和外层钢管之间设有夹层混凝土，所述外层钢管的管壁上设有中央环板，支管与中央环板连接。
作为优选，还包括U型连接组件，所述支管通过U型连接组件与中央环板连接。
作为优选，所述U型连接组件与支管焊接。
作为优选，所述U型连接组件上设有开孔若干，U型连接组件通过开孔与中央环板卡接。
作为优选，所述中央环板与外层钢管焊接。
本发明的U型插板连接的中空夹层钢管节点可达到如下有益效果：
(1)在钢管中填充混凝土，内部混凝土与外包钢管形成整体共同受力，其受力性能优于两种材料性能的简单叠加。这种结构能充分发挥和利用钢和混凝土材料的特点，在性能上达到优势互补。
(2)采用双层同心圆形钢管于两层钢管间环形部分灌注混凝土，但内钢管保持空心，利用中空的断面减轻柱体自重，并能满足劲度与强度需求，同时具有适度的侧向韧性，适用于输电塔、海洋平台及桥梁结构等。
附图说明
图1为现有技术的节点的横担下平面的结构示意图；
图2为现有技术的节点的横担上平面的结构示意图；
图3为本发明的结构示意图；
图4为本发明的节点断面图；
图5为本发明的U型连接组件的示意图。
附图说明：1、外层钢管；2、内层钢管；3、夹层混凝土；4、中央环板；5、U型连接组件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明的U型插板连接的中空夹层钢管节点，包括外层钢管1、内层钢管2和夹层混凝土3，所述内层钢管2套接在外层钢管1内且为同心设置，所述内层钢管2和外层钢管1之间设有夹层混凝土3，所述外层钢管1的管壁上设有中央环板4，支管6与中央环板4连接；还包括U型连接组件5，所述支管6通过U型连接组件5与中央环板4连接；所述U型连接组件5与支管6焊接；所述U型连接组件5上设有开孔若干，U型连接组件5通过开孔与中央环板4卡接；所述中央环板4与外层钢管1焊接。
本专利主要针对的是可广泛应用于高耸输电塔架的一种中空夹层钢管混凝土复合节点。
(1)为提高钢管塔的加工工效和加工质量，钢管节点采用标准化、系列化的设计。钢管构件的管头型式有法兰、U型、T型、]型和十字型等插板型式；U型插板用于受力较大的斜材时，可充分发挥螺栓的双剪特点。
(2)节点板与钢管相交处的角点是节点的薄弱环节，当节点整体进入塑性阶段，继续加载时，节点位移迅速增大，进入塑性破坏状态。因此，节点设计应该留有足够的裕度，使得节点安全可靠。加劲板对于加强节点的强度有明显的作用。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种U型插板连接的中空夹层钢管节点，其特征在于：包括外层钢管(1)、内层钢管(2)和夹层混凝土(3)，所述内层钢管(2)套接在外层钢管(1)内且为同心设置，所述内层钢管(2)和外层钢管(1)之间设有夹层混凝土(3)，所述外层钢管(1)的管壁上设有中央环板(4)，支管(6)与中央环板(4)连接。
2.根据权利要求1所述的种U型插板连接的中空夹层钢管节点，其特征在于：还包括U型连接组件(5)，所述支管(6)通过U型连接组件(5)与中央环板(4)连接。
3.根据权利要求2所述的种U型插板连接的中空夹层钢管节点，其特征在于：所述U型连接组件(5)与支管(6)焊接。
4.根据权利要求2所述的种U型插板连接的中空夹层钢管节点，其特征在于：所述U型连接组件(5)上设有开孔若干，U型连接组件(5)通过开孔与中央环板(4)卡接。
5.根据权利要求1所述的种U型插板连接的中空夹层钢管节点，其特征在于：所述中央环板(4)与外层钢管(1)焊接。
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