CN116956504B - 一种输电线路地螺损伤的评估鉴定及改造加固方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种输电线路地螺损伤的评估鉴定及改造加固方法，包括以下步骤：确定单个塔腿下的损伤地螺和正常地螺；根据地螺的损伤情况，对地螺的损伤类型进行区分；根据地螺横截面最大颈缩量确定不同损伤类型的地螺对应的面积损伤比例因子；根据面积损伤比例因子计算每个损伤地螺的承载力，并结合损伤地螺的承载力和正常地螺的承载力得到塔腿的承载力；根据塔腿的承载力与外荷载效应的比值评定塔腿的安全性等级；对无法满足安全性要求的塔腿进行加固。精准判断需要加固的地螺，评估方法精准可靠，符合线路实际运行情况，即保证输电线路的安全运行，也可以作为由地螺损伤引发的线路更换工程的参考，从而提升输电线路运维的经济性。
Description
技术领域
本发明涉及输电线路基础技术领域，具体而言，涉及一种输电线路地螺损伤的评估鉴定及改造加固方法。
背景技术
随着输电线路的迅猛发展，已建输电线路工程的数量日渐庞大，近年的市场需求表明，输电线路基础问题逐步成为了影响存量和新建输电线路安全运行的主要病害，部分新建工程甚至发生了系统性质量问题，对电网安全运行造成了极大的威胁，属于输电线路的常态化难题。
地脚螺栓在输配电线路中起到连接铁塔与基础、承上启下的重要作用，关乎到整条线路的安全运行，一旦地脚螺栓出现严重问题，将极可能发生倒塔、断线停电等致命性严重事故，故在输电线路中，地脚螺栓从生产加工、设计、施工、运维等过程需要认真对待。
一般情况下，为保证输电线路基础质量能够切实满足系统的设计技术要求则需要保证地脚螺栓的强度、预拉力等性质能够满足技术标准的需要，但在实际使用过程中，受输电线路铁塔基础浇筑质量偏低，风吹雨打等人为、自然因素的影响，输电线路基础中的地脚螺栓可能会出现折断、锈蚀等问题，此外，生产加工制作过程中螺栓出现质量问题的主要原因是残余应力的存在，在输电线路电缆张力、风摆等作用导致螺栓局部受力不均匀，进而早期失效，甚至突然脆断，安全隐患较大。这些问题的存在将会导致地脚螺栓的强度、刚度等性质将会随着时间的推移出现下降的情况，此时为保证输电线路整体的安全性，对损伤的地脚螺栓进行安全性评估和改造加固成为了一项极为必要的工作。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在缺少对损伤的地脚螺栓进行安全性评定的方法，仅凭经验判断螺栓的承载能力，难以确定损伤后的螺栓是否能够仍能满足运行要求，无法精准改造加固不满足安全性要求的地脚螺栓的技术问题之一。
为此，本发明提供了一种输电线路地螺损伤的评估鉴定及改造加固方法。
本发明提供了一种输电线路地螺损伤的评估鉴定及改造加固方法，包括以下步骤：
确定单个塔腿下的损伤地螺和正常地螺；
根据地螺的损伤情况，对地螺的损伤类型进行区分；
根据地螺横截面最大颈缩量确定不同损伤类型的地螺对应的面积损伤比例因子；
根据面积损伤比例因子计算每个损伤地螺的承载力，并结合损伤地螺的承载力和正常地螺的承载力得到塔腿的承载力；
根据塔腿的承载力与外荷载效应的比值评定塔腿的安全性等级；
对无法满足安全性要求的塔腿进行加固。
根据本发明上述技术方案的一种输电线路地螺损伤的评估鉴定及改造加固方法，还可以具有以下附加技术特征：
在上述技术方案中，所述地螺的损伤类型包括单侧损伤类型和双侧损伤类型。
在上述技术方案中，所述单侧损伤类型包括月牙形和弓弦形，所述双侧损伤类型包括圆环形；
当地螺截面损伤为非均匀损伤且发生在地螺一侧，损伤集中在地螺横截面最大颈缩量范围内，损伤整体形状呈月牙状时，将该种损伤定义为月牙形；
当地螺截面损伤相对均匀且发生在地螺一侧，损伤以地螺横截面最大颈缩量向两侧缓慢减少，损伤整体形状呈弓弦形时，将该种损伤定义为弓弦形；
当地螺截面损伤为环绕地螺均匀锈蚀，且损伤形状呈圆环形时，将该种损伤定义为圆环形。
在上述技术方案中，不同损伤类型的地螺对应的面积损伤比例因子的计算方法如下：
月牙形损伤的面积损伤比例因子为：
弓弦形损伤的面积损伤比例因子为：
圆环形损伤的面积损伤比例因子为：
其中，为第i个地螺面积损伤比例因子，δ为地螺横截面最大颈缩量，/>为地螺的有效直径。
在上述技术方案中，所述塔腿的承载力的计算方法包括：
其中，为塔腿的承载力；/>为损伤地螺的承载力；/>为正常地螺的承载力；为损伤地螺的个数；/>为正常地螺的个数；A为地螺的有效面积；/>为第i个地螺面积损伤比例因子；/>为地螺强度设计值。
在上述技术方案中，所述根据塔腿的承载力与外荷载效应的比值评定塔腿的安全性等级，包括：
根据塔腿的承载力与外荷载效应计算安全系数；
根据安全系数的数值范围评定塔腿的安全性等级。
在上述技术方案中，所述安全系数的计算方法包括：
其中，为外荷载效应。
在上述技术方案中，所述根据安全系数的数值范围评定塔腿的安全性等级包括：
将的塔腿的安全性等级定义为Ea级；
将的塔腿的安全性等级定义为Da级；
将的塔腿的安全性等级定义为Ca级；
将的塔腿的安全性等级定义为Ba级；
将的塔腿的安全性等级定义为Aa级。
在上述技术方案中，当塔腿的安全性等级为Aa级或Ba级，无需采取加固措施；当塔腿的安全性等级为Ca级或Da级时，对地脚螺栓进行修复加固；当塔腿的安全性等级为Ea级时，立即改线移塔。
在上述技术方案中，当塔腿的安全性等级为Ca级或Da级时，采用攻丝法、焊接法、换螺法或移位法对地脚螺栓进行修复加固。
综上所述，由于采用了上述技术特征，本发明的有益效果是：
提供了一种输电线路地螺损伤的评估鉴定及改造加固方法，规范地螺损伤的安全性评估鉴定方法，形成判定标准，对地螺的安全性等级进行划分，精准判断需要加固的地螺，评估方法精准可靠，符合线路实际运行情况，即保证输电线路的安全运行，也可以作为由地螺损伤引发的线路更换工程的参考，从而提升输电线路运维的经济性。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一个实施例的一种输电线路地螺损伤的评估鉴定及改造加固方法的流程图；
图2是本发明一个实施例中月牙形损伤的地螺截面示意图；
图3是本发明一个实施例中弓弦形损伤的地螺截面示意图；
图4是本发明一个实施例中圆环形损伤的地螺截面示意图；
图5是本发明一个实施例中地螺面积损伤比例因子随δ/d e变化的曲线图；
图6是本发明一个实施例中采用攻丝法改造加固损伤地螺的原理图；
图7是本发明一个实施例中采用焊接法改造加固损伤地螺的原理图；
图8是本发明一个实施例中采用换螺法改造加固损伤地螺的原理图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其它不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面参照图1至图8来描述根据本发明一些实施例提供的一种输电线路地螺损伤的评估鉴定及改造加固方法。
本申请的一些实施例提供了一种输电线路地螺损伤的评估鉴定及改造加固方法。
如图1所示，本发明第一个实施例提出了一种输电线路地螺损伤的评估鉴定及改造加固方法，包括以下步骤：
确定单个塔腿下的损伤地螺和正常地螺；其中，正常地螺即为未损伤的地螺。
根据地螺的损伤情况，对地螺的损伤类型进行区分；根据地螺的损伤范围，将地螺的损伤类型分为单侧损伤类型和双侧损伤类型。在一些实施例中，由于工程中地脚螺栓损伤的截面形状复杂不规则，为了方便计算，将损伤截面简化为如图2-4所示的月牙形、弓弦形、圆环形三种类型，即将地螺的损伤类型分为月牙形、弓弦形、圆环形；其中，月牙形、弓弦形为单侧损伤类型，圆环形为双侧损伤类型。具体地，如图2所示，当地螺截面损伤为非均匀损伤且发生在地螺一侧，损伤集中在地螺横截面最大颈缩量范围内，损伤整体形状呈月牙状时，将该种损伤定义为月牙形；如图3所示，当地螺截面损伤相对均匀且发生在地螺一侧，损伤以地螺横截面最大颈缩量向两侧缓慢减少，损伤整体形状呈弓弦形时，将该种损伤定义为弓弦形；实际工程中地螺单侧损伤情形下可根据损伤程度是否均匀选择月牙形或弓弦形类型。如图4所示，当地螺截面损伤为环绕地螺均匀锈蚀，且损伤形状呈圆环形时，将该种损伤定义为圆环形。其中，地螺横截面最大颈缩量δ的数值可由简单测量工具得到。
根据地螺横截面最大颈缩量确定不同损伤类型的地螺对应的面积损伤比例因子；不同损伤类型的地螺对应的面积损伤比例因子的计算方法如下：
月牙形损伤的面积损伤比例因子为：
弓弦形损伤的面积损伤比例因子为：
圆环形损伤的面积损伤比例因子为：
其中，为第i个地螺面积损伤比例因子，δ为地螺横截面最大颈缩量，/>为地螺的有效直径。
地螺面积损伤比例因子随δ/d e变化曲线如图5所示，月牙形状况下为线性变化；弓弦形状况下为S形曲线变化，当δ/d e在0~0.16变化时，/>减小值不超过10%；圆环形状况下地螺损伤最为严重，实际工程中应避免螺栓出现大面积锈蚀，当δ/de为0.026时，/>减小值刚好为10%。
在受力安全性能方面，地螺损坏后其有效受力面积减小，造成其承载力发生变化（假定地螺材料强度设计值不发生变化），因而可通过单个塔腿下所有地螺（包含未损伤与损伤的地螺）的承载力与外荷载效应/>的比值/>的数值所处的区间评定其安全性等级。
具体地，根据面积损伤比例因子计算每个损伤地螺的承载力，并结合损伤地螺的承载力和正常地螺的承载力得到塔腿的承载力；
所述塔腿的承载力的计算方法包括：
其中，为塔腿的承载力；/>为损伤地螺的承载力；/>为正常地螺的承载力；为损伤地螺的个数；/>为正常地螺的个数；A为地螺的有效面积；/>为第i个地螺面积损伤比例因子；/>为地螺强度设计值。
根据塔腿的承载力与外荷载效应的比值评定塔腿的安全性等级；
所述根据塔腿的承载力与外荷载效应的比值评定塔腿的安全性等级，包括：
根据塔腿的承载力与外荷载效应计算安全系数；
根据安全系数的数值范围评定塔腿的安全性等级。
所述安全系数的计算方法包括：
其中，为外荷载效应。
在一个具体实施例中，塔腿地脚螺栓损坏后，对结构的安全性能采用分级进行评估，为与《工业建筑可靠性鉴定标准》（GB50144）和《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB50292）中的规定相协调，分成五个等级进行安全性评估，划分标准如下：
将的塔腿的安全性等级定义为Ea级；极不符合国家现行标准的安全性要求，已严重影响安全，必须立即改线移塔。
将的塔腿的安全性等级定义为Da级；严重影响安全，必须立即采取措施。
将的塔腿的安全性等级定义为Ca级；影响安全，应采取措施。
将的塔腿的安全性等级定义为Ba级；不影响安全，可不采取措施。
将的塔腿的安全性等级定义为Aa级；安全，不必采取措施。
在上述技术方案中，当塔腿的安全性等级为Ca级或Da级时，采用攻丝法、焊接法、换螺法或移位法对地脚螺栓进行修复加固。
在一个具体实施例中，如图6所示，采用攻丝法对地脚螺栓进行修复加固，包括：
基础柱顶下凿200mm，对露出主柱的地脚螺栓截断攻丝；基础立柱钢筋上延，立柱增高800mm。以基础主柱柱顶为基准向下凿200mm，露出主柱钢筋及地脚螺栓。对露出的地脚螺栓进行攻丝处理，丝扣长155mm，螺距4.5mm，螺纹内径39.16mm。原主柱钢筋采用双面搭接焊搭接等直径钢筋，浇筑混凝土至原主柱柱顶标高+600mm高度。原混凝土应进行先凿毛处理；浇筑混凝土前应清除松动石子，加以充分湿润和冲洗干净，且不得积水；在面层处刷一层结构界面胶；混凝土浇注应细致振捣，使新旧混凝土紧密结合。
在另一个具体实施例中，如图7所示，采用焊接法对地脚螺栓进行修复加固，包括：
焊接法的做法在基础柱顶下凿200mm，塔座板与地螺在螺孔处塞焊，地螺螺杆与塔座板用加劲板焊接；基础立柱钢筋上延，立柱增高800mm。以基础主柱柱顶为基准向下凿200mm，露出主柱钢筋及地脚螺栓。地螺中心对准塔脚板孔径中心，塔脚板应与底板地螺进行坡口围焊，焊缝高度为10mm，保证地螺孔内离塔脚板顶部10mm高度焊缝饱满，没有漏焊、缺焊等情况，焊缝质量应满足二级焊缝的相关要求。在地螺中心对称两个方向分别设置宽100mm、高145mm、厚10mm小加劲板，小加劲板分别与塔脚板、地螺焊接。原主柱钢筋采用双面搭接焊搭接等直径钢筋，浇筑混凝土至原主柱柱顶标高+600mm高度。原混凝土应进行先凿毛处理；浇筑混凝土前应清除松动石子，加以充分湿润和冲洗干净，且不得积水；在面层处刷一层结构界面胶；混凝土浇注应细致振捣，使新旧混凝土紧密结合。
在另一个具体实施例中，如图8所示，采用换螺法对地脚螺栓进行修复加固，包括：
凿开立柱混凝土，取出原地螺，再更换地螺并浇注基础立柱。先开挖基础主柱土方，开挖范围一般为2x2m，开挖深度（至基础顶面距离）通常为2.0m，使用机械凿开混凝土主柱至地螺根部，注意凿开过程保护主筋以及界面处的混凝土，取出原地螺，重新进行凿开部分主柱的钢筋绑扎、地螺定位以及混凝土二次浇筑，其中钢筋、地螺、混凝土等分项工程均应满足相关规范要求，最后回填土方并且夯实。混凝土二次浇筑要求：原混凝土应进行凿毛处理，将柱子钢筋上的混凝土剃凿干净，并用毛刷刷干净；应清除松动石子，加以充分湿润和冲洗干净，且不得积水；在面层处刷一层结构界面胶，混凝土浇注应细致振捣，使新旧混凝土紧密结合，确保和新浇混凝土黏结牢固。
在又一个具体实施例中，采用移位法对地脚螺栓进行修复加固，包括：移位法需要避开新老基础相碰，按照原基础型式重新浇注基础。本方案新立塔位，无需对原基础及地螺进行处理，重新浇注的基础能更好的确保施工质量，消除原基础的不明隐患。
在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
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 (7)
1.一种输电线路地螺损伤的评估鉴定及改造加固方法，其特征在于，包括以下步骤：
确定单个塔腿下的损伤地螺和正常地螺；
根据地螺的损伤情况，对地螺的损伤类型进行区分；
根据地螺横截面最大颈缩量确定不同损伤类型的地螺对应的面积损伤比例因子；
根据面积损伤比例因子计算每个损伤地螺的承载力，并结合损伤地螺的承载力和正常地螺的承载力得到塔腿的承载力；
根据塔腿的承载力与外荷载效应的比值评定塔腿的安全性等级；
对无法满足安全性要求的塔腿进行加固；
其中，所述地螺的损伤类型包括单侧损伤类型和双侧损伤类型；
所述单侧损伤类型包括月牙形和弓弦形，所述双侧损伤类型包括圆环形；
当地螺截面损伤为非均匀损伤且发生在地螺一侧，损伤集中在地螺横截面最大颈缩量范围内，损伤整体形状呈月牙状时，将该种损伤定义为月牙形；
当地螺截面损伤相对均匀且发生在地螺一侧，损伤以地螺横截面最大颈缩量向两侧缓慢减少，损伤整体形状呈弓弦形时，将该种损伤定义为弓弦形；
当地螺截面损伤为环绕地螺均匀锈蚀，且损伤形状呈圆环形时，将该种损伤定义为圆环形；
不同损伤类型的地螺对应的面积损伤比例因子的计算方法如下：
月牙形损伤的面积损伤比例因子为：
弓弦形损伤的面积损伤比例因子为：
圆环形损伤的面积损伤比例因子为：
其中，为第i个地螺面积损伤比例因子，δ为地螺横截面最大颈缩量，/>为地螺的有效直径。
2.根据权利要求1所述的一种输电线路地螺损伤的评估鉴定及改造加固方法，其特征在于，所述塔腿的承载力的计算方法包括：
其中，为塔腿的承载力；/>为损伤地螺的承载力；/>为正常地螺的承载力；/>为损伤地螺的个数；/>为正常地螺的个数；A为地螺的有效面积；/>为第i个地螺面积损伤比例因子；/>为地螺强度设计值。
3.根据权利要求2所述的一种输电线路地螺损伤的评估鉴定及改造加固方法，其特征在于，所述根据塔腿的承载力与外荷载效应的比值评定塔腿的安全性等级，包括：
根据塔腿的承载力与外荷载效应计算安全系数；
根据安全系数的数值范围评定塔腿的安全性等级。
4.根据权利要求3所述的一种输电线路地螺损伤的评估鉴定及改造加固方法，其特征在于，所述安全系数的计算方法包括：
其中，为外荷载效应。
5.根据权利要求4所述的一种输电线路地螺损伤的评估鉴定及改造加固方法，其特征在于，所述根据安全系数的数值范围评定塔腿的安全性等级包括：
将的塔腿的安全性等级定义为Ea级；
将的塔腿的安全性等级定义为Da级；
将的塔腿的安全性等级定义为Ca级；
将的塔腿的安全性等级定义为Ba级；
将的塔腿的安全性等级定义为Aa级。
6.根据权利要求5所述的一种输电线路地螺损伤的评估鉴定及改造加固方法，其特征在于，当塔腿的安全性等级为Aa级或Ba级，无需采取加固措施；当塔腿的安全性等级为Ca级或Da级时，对地脚螺栓进行修复加固；当塔腿的安全性等级为Ea级时，立即改线移塔。
7.根据权利要求6所述的一种输电线路地螺损伤的评估鉴定及改造加固方法，其特征在于，当塔腿的安全性等级为Ca级或Da级时，采用攻丝法、焊接法、换螺法或移位法对地脚螺栓进行修复加固。
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Patent Citations (3)
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| CN116109210A (zh) * | 2023-04-11 | 2023-05-12 | 国网浙江省电力有限公司温州供电公司 | 输电线路杆塔的抗风能力评估方法、装置、介质及设备 |
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| 塔架固定螺栓状态质量可拓评估方法研究;俞文文;邢志;曹进华;郑海起;;装备指挥技术学院学报(03);105-110 * |
| 大跨缆索支承型桥梁健康监测与评估系统的设计研究;缪长青;李爱群;吉林;冯兆祥;;特种结构(第02期);40-47+59 * |
| 玄武岩纤维螺栓及其基本力学性能研究;吴雪;朱洪民;王波;金云东;;中国新技术新产品(第13期);64-65 * |
| 装配式组合梁螺栓抗剪连接件受剪性能研究;郑智文;《优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》(第8期);1-102 * |
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